В современном мире существуют сотни крупных правительственных и частных организаций, имеющих суперкомпьютеры. В основном, они используются для научных исследований: математических расчетов, моделирования фармацевтических соединений, обработки массивов данных, симуляции работы искусственного интеллекта и других. Сегодня поговорим о наиболее мощных системах, но с одной оговоркой – речь пойдет не о нынешних лидерах в производительности, а о суперкомпьютерах, которые были рекордсменами или отличались по каким-либо еще причинам в самые различные годы, начиная с 1964.
CDC 6600
CDC 6600 был флагманом 6000-й серии компьютеров, выпускаемых компанией Control Data Corporation. Он оставался самым быстрым суперкомпьютером в мире с 1964 по 1969, затем это место занял его преемник CDC 7600. Созданием CDC 6600 занималась небольшая команда из 20 человек, во главе которой стоял инженер Сэймур Крэй (впоследствии прозванный “отцом суперкомпьютеров”). Эта система обладал лишь одним процессором и могла обрабатывать ничтожные по современным меркам 3 млн операций с плавающей запятой в секунду – 3 мфлопс, — при этом он был размером с небольшую комнату, а для эффективного охлаждения компонентов потребовалось использовать фреон.
CDC 6600 был в 10 раз мощнее своего главного конкурента – IBM 7030 Stretch, стоившего 13$ млн. Для сравнения, разработка Control Data Corporation обошлась в 8 млн долларов, что составляет около 60$ миллионов по сегодняшнему курсу.
MareNostrum 4
В качестве имени для вычислительной системы, расположенной в Барселонском Суперкомпьютерном Центре (BSC) было выбрано римское название Средиземного моря. MareNostrum 4 начал работу в июне 2017 года, заменив своего предшественника, MN 3 (2012). Суперкомпьютер состоит из более чем 3400 серверов, построенных на процессорах Intel Xeon и объединенных внутренней сетью Intel Omni-Path Technology 100 Гб/с общей протяженностью 60 км. Главным партнером в постройке MareNostrum 4 выступила компания Lenovo, активно проявляющая себя на европейском рынке высокопроизводительных компьютерных систем. Пиковая мощность MN 4 равна 11,15 терафлопс, что в десять раз превышает данный показатель предыдущей модели; несмотря на десятикратный рост производительности, энергопотребление поднялось всего на 30%. Суперкомпьютер был установлен и настроен в максимально сжатые сроки – всего за 3 месяца.
Впрочем, главная особенность MareNostrum 4 заключается не в каких-то аппаратных особенностях, куда интереснее его местонахождение: дело в том, что BSC располагается в бывшем здании церкви Torre Girona, снаружи ничего не говорит о том, что здесь находится высокотехнологичная организация, внутри также сохранились элементы традиционной архитектуры и витражи в оконных рамах, создающие уникальную атмосферу объединения классической архитектуры и высоких технологий.
Summit
В рейтинге самых производительных суперкомпьютеров всегда лидировали японские и американские компьютеры, но в 2013 вперед вырвались китайцы – сперва это был Tianhe-2 с мощностью 54.9 петафлопс, в 2016 его место занял Sunway TaihuLight (93 пфлопс). В июне 2018 китайцы вновь уступили американским суперкомпьютерам с их проектом Summit, построенным в городе Ок-Ридж (шт. Теннеси). Мощность этого суперкомпьютера составляет 200 пфлопс, т.е. вдвое больше, чем у предыдущего лидера. Summit включает в себя 4608 сервера AC922, в каждом из которых находится два 22-ядерных процессора IBM Power9, шесть графических процессоров Nvidia Tesla V100, 512 Гб оперативной памяти DDR4 и работает под управлением операционной системы Red Hat Enterprise Linux 7.4. Компьютер потребляет 13 мегаватт энергии, которых хватило бы для снабжения 8100 среднестатистических жилых домов и при этом он является одним из самых энергоэффективных суперкомпьютеров в мире! Все это занимает площадь двух теннисных кортов, а охлаждается с помощью системы трубок, по которым циркулируют 15 150 л воды.
SpiNNaker
Созданный Манчестерским университетом суперкомпьютер Spiking Neural Network Architecture (SpiNNaker) официально считается самой большой электронной системой, моделирующей работу человеческого мозга. Этот проект разрабатывался два десятилетия, еще 10 лет ушло на сборку, а финансовые затраты превысили 15 млн фунтов.
SpiNNaker впервые был запущен 2 ноября 2018 и его главным отличием от обычных компьютеров является то, что он не передает большие объемы информации из пункта А в пункт Б, а подражает архитектуре параллельной коммуникации мозга, посылая миллиарды малых объемов информации в тысячах различных направлений одновременно. В будущем создатели компьютера намерены смоделировать до миллиарда биологических нейронов в реальном времени. К примеру, мозг мыши состоит из 100 миллионов нейронов, в человеческом мозге их в 1000 раз больше. Но даже с одним миллиардом искусственных нейронов (1% от того количества, что находится в нашей голове) SpiNNaker поможет ученым лучше понять устройство человеческой ЦНС.
Connection Machine 5
CM-5 – самый футуристический суперкомпьютер из когда-либо созданных. Эта машина относится к семейству суперкомпьютеров, выпускавшихся американской компанией Thinking Machines. Одна из модификаций CM-5 под названием Frostburg с 1991 по 1997 использовалась Агентством Национальной Безопасности США для многоуровневых математических вычислений. Оригинальный Connection Machine 5 обладал мощностью 65.5 гфлопс, однако, как уже было сказано, CM-5 примечателен вовсе не техническими достижениями, а крайне необычным внешним видом, которым отличались и предыдущие модели. В отличие от 99% других суперкомпьютеров, выглядящих, как обычные железные коробки с кучей проводов, дизайн серии Connection Machine создавался при участии известных деятелей искусства. Для CM-5 была выбрана известный скульптор и архитектор Майя Лин – возможно, именно поэтому этот суперкомпьютер был показан в фильме ‘Парк Юрского периода’ в сцене с комнатой управления островом.
Sunway TaihuLight
Вышеупомянутый Sunway TaihuLight был разработан Национальным Суперкомпьютерным Центром (NRCPC) в китайском городе Уси. В свое время, данный компьютер поставил рекорд мощности. В качестве операционной системы здесь используется собственная разработка – Sunway Raise OS на базе Linux. TaihuLight не один год применялся для различных научных задач, включая аэрокосмические исследования, прогнозирование погоды и анализ “больших данных”. Хотя он уже и не возглавляет мировой рейтинг производительности суперкомпьютеров, Sunway TaihuLight находится в первой пятерке этого рейтинга.
The Titan (OLCF-3)
OLCF-3 является модернизированной версией своего предшественника, суперкомпьютера Jaguar от компании Cray (2005). Работа над Titan была завершена в 2012, это первый гибрид подобного типа. Кроме того, в том же 2012 он стал самым мощным суперкомпьютером, достигнув производительности 17.59 пфлопс.
Cray-1
Разработчик первого суперкомпьютера Сэймур Крэй, о котором сегодня уже шла речь в самом начале статьи, создал и один из первых коммерчески успешных суперкомпьютеров. Это была машина с фреоновым охлаждением, работающая на немыслимой в те времена частоте 80 МГц и оснащенная 8 Мб оперативной памяти; пиковая мощность Cray-1 составляла 250 мфлопс.
Знаменитая C-образная форма была не только оригинальным дизайнерским решением: такой корпус позволил значительно сократить длину проводов внутри устройства, что, в свою очередь, позволило добиться той самой частоты в 80 МГц. Всего было продано более 100 единиц Cray-1 – весьма неплохо для столь специфического устройства.
Earth Simulator
Как можно догадаться из названия, Earth Simulator служит для моделирования тех или иных природных процессов. Он был разработан в 1997 году Японским аэрокосмическим агентством и Японским институтом ядерных исследований для оценки влияния глобального потепления на климат Земли и исследования проблем в геофизике. Earth Simulator занимал первое место в списке самых мощных суперкомпьютеров с 2002 по 2004 – производительность ES равна 35.86 Тфлопс. Впрочем, за последние годы технический прогресс шагнул настолько далеко, что ‘Симулятор Земли’ опустился на 472 место. Японский суперкомпьютер официально считается самым дорогим в истории: на его создание было потрачено 500 млн долларов.
Суперкомпьютеры существуют уже не одно десятилетие, и за это время наметилась четкая тенденция – спустя годы даже домашние ПК становятся такими же производительными, при этом размеры последних в сотни раз. Но несмотря на быстрое устаревание и дороговизну, большие исследовательские машины будут существовать всегда, поскольку без них были бы невозможны многие привычные нам вещи вроде прогноза погоды или эффективных медикаментов. С другой стороны, уже довольно скоро к нам придут квантовые компьютеры с огромной вычислительной мощностью – вот они-то в перспективе и могут отправить суперкомпьютеры на свалку истории.