Суперкомпьютеры

Проблема Булевых пифагоровых троек решена суперкомпьютером Stampede


Суперкомпьютер Stampede из Университета Техаса — Остин

Команда ученых объявила о получении решения математической проблемы Булевых пифагоровых троек. Решение получено при помощи суперкомпьютера Stampede Университета Техаса — Остин. Но его объем составляет 200 ТБ. Это столько, сколько занимали бы оцифрованные материалы Библиотеки Конгресса США. В сжатом состоянии доказательство занимает 68 ГБ. На разворачивание массива полученных данных и верификацию решения понадобится около 30000 часов машинного времени. Если же говорить о проверке решения человеком, но это попросту невозможно — всей жизни не хватит, чтобы выполнить такую работу без помощи компьютера.

Это уже не первое такое решение — сейчас довольно часто математически задачи (особенно в комбинаторике) решаются при помощи мощнейших компьютерных систем, поскольку человек такую работу выполнить попросту не в состоянии. Все бы хорошо, но человек не может проверить правильность решения, слишком большой объем работы. Предыдущий рекорд по объемности решения принадлежал 13 ГБ доказательству, опубликованному в 2014 году. 200 ТБ и вовсе из ряда вон выходящий случай.

Прямо сейчас в Кремниевой долине проходит GPU Technology Conference. Это важнейшее событие для всех тех, кто занимается технологиями параллельных вычислений, нейронными сетями и искусственным интеллектом. Текущий 2016 год особенный для этой конференции. То к чему готовились и шли долгое время именно сейчас приобретает законченные формы. Причем, как и предопределено развитием технологий, прорыв происходит сразу по всем направлениям:

• нейронные сети, построенные на обучении с подкреплением, берут следующую высоту после шахмат и побеждают человека в го, игру, которая превосходит шахматы по своей комбинаторной сложности;
• беспилотные автомобили проходят проверку на дорогах и доказывают свою состоятельность;
• платформы искусственного интеллекта от IBM, Amazon, Google и Microsoft готовы для интеграции в реальный мир;
• виртуальная и дополненная реальность уже реализованы и готовы к масштабному внедрению от Oculus, HTC, Sony и Samsung;
• решения на базе HPC (High Performance Computing) интегрируются практически повсеместно.

Пожалуй, главный из участников прорыва — это компания NVIDIA. Именно на ее железе работает большая часть всех революционных чудес.

Вчера NVIDIA провела презентацию, показала оборудование и озвучила идеи, которые будут определять ход компьютерной революции как минимум ближайший год. Наверняка об этом будет много новостей и обзоров. Мне довелось присутствовать на этом мероприятии, пересказывать его полностью я не буду, но попробую отметить те детали, которые особенно отложились в памяти.

Летом и осенью 2013 в газетах, «Гардиан», «Нью-Йорк Таймс» и «Нью-Йорк Пост», прочитал о пьесе Мэтта Чармана «Машина», рассказывающей о матче Каспаров — Deep Blue. Сейчас Мэтт Чарман прославился как автор (вместе с братьями Коэн) выдвинутого на премию «Оскар» 2016 оригинального сценария фильма Стивена Спилберга «Шпионский мост». Пьеса «Машина» – о драматичной эпической битве человека с гигантским компьютером – ставилась в Нью-Йорке в Park Avenue Armory. Спектакли проходили с 4 по 18 сентября 2013.
К 2013 я уже забыл и счет матча, и как он проходил: сам я не анализировал партии, дебютный репертуар у меня был другой, как теоретик я специализировался по другим началам. Но помнил точно о победе компьютера IBM. Журналисты трубили: Победа искусственного интеллекта над чемпионом мира по шахматам! Машина обыгрывает человека! Компьютер – суперстар! Веха в истории ИИ! Заглянув в Википедию, обнаружил, что матч закончился с перевесом компьютера только в одно очко 3.5-2.5, причем исход матча решился в последней шестой партии. Эта партия и примечания Википедии показались мне странными. Каспаров быстро проиграл, комментаторы Вики поставили три вопроса к его ходам 7…h6? 11...b5? и 16…Сc6?, и какие-то эксперты говорили, что вместо 8… Фe7 надо было сразу брать коня. Неужели чемпион мира сделал четыре ошибки за 18 ходов?

Недавно мы рассказывали про HSA и в ходе обсуждения преимуществ нового подхода к построению ПК затронули такую интересную тему, как GPGPU — вычисления общего назначения на графическом ускорителе. Сегодня видеоускорители AMD предоставляют доступ к своим ресурсам с помощью OpenCL — фреймворка, обеспечивающего сравнительно простое и понятное программированое высокопараллельной системы.

Сегодня технологии OpenCL поддерживаются всеми основными игроками на рынке: возможность предоставить программам доступ к «продвинутому» ускорению (к тому же бесплатная, т.к. OpenCL не подразумевает каких-либо отчислений и роялти) явно того стоит, а от универсальности таких API выигрывают все, кто реализует поддержку OpenCL в своих продуктах.

Подробнее о том, где сегодня можно встретить OpenCL в повседневной жизни, как он ускоряет обычный офисный софт и какие возможности открывает разработчикам сегодня и поговорим.

Месяц назад в российских университетах прошли семинары по MIPSfpga (1, 2, 3, 4), а джентлемен из НИИСИ по имени Антон Павлов написал заметку про его собственные улучшения MIPSfpga «MIPSfpga: вне канона». Так как профессора встретили новый продукт для обучения студентов электронике в целом положительно, то возникла идея помочь начинаю платами, причем сразу у нескольких людей и организаций.

В частности, в честь Нового Года я в кооперации с Виталием Кравченко из univeda.ru планируем небольшую раздачу слонов, то бишь бесплатных плат Terasic DE0-CV с FPGA Altera Cyclone V. Так что вы сможете повторить подвиг Антона Павлова. Так как данная конкретная раздача делается _не_ на деньги Imagination Technologies, не на деньги Altera и не на деньги НПЦ «Элвис», а на деньги частных благотворителей, включая меня лично, то слоны будут раздаваться с довольно конкретными условиями, описанными ниже.



Цели мероприятия:

1. Повысить уровень вовлеченности российских вузов в мировые исследования в области микроархитектуры процессоров, проектирования СнК и гетерогенных многоядерных систем

2. Повысить количество русских текстов на MIPS Insider дабы посетители из международной электронной промышленности и academia начинали понимать, что русские идут

3. Изготовить, от лица коммьюнити, кучу учебных материалов вокруг MIPSfpga, которыми могли бы пользоваться как преподаватели российских вузов, так и преподаватели университетов в других странах — США, Японии, Китае и т.д.

Условия:

В ноябре был обновлен список самых производительных суперкомпьютеров в мире. Шестой раз подряд первенство получил китайский монстр Tianhe-2. Он был построен еще в 2013 году Оборонным научно-техническим университетом КНР в Гуанчжоу. Интересен тот факт, что за полгода общее количество китайских суперкомпьютеров увеличилось в три раза, с 37 до 109. В США, наоборот, рекордно снизилось общее число, входящих в список суперкомпьютеров, с 500 до 199. В Европе также наблюдается спад интереса к суперкомпьютерам. Число европейских машин в обновлённом рейтинге снизилось на четверть.

Корпорация IBM заявила о создании компьютерной модели движения литосферных плит Земли, просчитанной с помощью когнитивной системы IBM Sequoia. Эта модель может использоваться для прогнозов извержения вулканов и землетрясений, в результате чего с высокой степенью вероятности можно будет узнать о месте и времени возникновения природного явления. Модель была разработана группой ученых, включая специалистов IBM, представителей Университета Техаса и Калифорнийского технологического института.

Представитель исследовательской группы IBM, Костас Бекас, сообщил, что ученые хорошо понимают, как движутся литосферные плиты. Но знание того, что происходит под поверхностью, ограничено. «Мы знаем гораздо больше о том, что происходит в космосе, чем то, что происходит под поверхностью планеты. И это — одна из основных причин сложности построения прогнозной модели природных катастроф, включая землетрясения, вулканы и цунами».

Сегодня попробуем на себе популярный в блогосфере жанр Кассандры — негативных пророчеств. Итак, “общеизвестно”, что зима близко, человечество во всём достигло пределов роста и мы доживаем последние спокойные деньки перед неминуемым скатыванием в новые темные века. Последним источником техно оптимизма и самым ярким символом прогресса, который противостоял последние 20 лет многим стагнирующим процессам на планете стало бурное развитие микроэлектроники. Пришло время сорвать покровы и с этой области.

Казалось бы, прогресс сейчас быстр как никогда и любой пользователь смартфона расскажет вам о всё более и более быстрых процессорах, которые появляются в новых моделях. Но на крайнем севере уже потянуло холодком от стены, защищавшей нас от регресса. Там, где максимальная производительность микроэлектроники действительно нужна — в области суперкомпьютеров на самых передовых границах — прогресс остановился.

Как видно из графика, уже три года производительность топового суперкомпьютера (выраженная в операциях с плавающей точкой в секунду — FLOPS) не растёт. Более того, если заглянуть в анонсированные планы, то можно с уверенностью сказать, что ситуация не изменится как минимум в ближайший год. А значит стагнация производительности топового суперкомпьютера распространится и на 2016 год:

В «Матрице», в первой ее части, создавать виртуальный мир могла не только разумная компьютерная система, генерировать миниатюрный виртуальный мир могли и компьютеры «Навуходоносора», корабля повстанцев. Многим запомнилась девушка в красном, которая появилась в одной из симуляций — она и показана на картинке в анонсе. До создания подобной виртуальной модели реального мира нам (и нашим компьютерам) еще очень далеко. Но кое-что уже есть и сейчас.

Команда исследователей из компании Indico и Facebook создала нейронную сеть, способную «придумывать» реалистичные изображения. Кстати, об эволюции нейронных сетей можно почитать здесь. Искусственная нейронная сеть (ИНС) — математическая модель, а также её программное или аппаратное воплощение, построенная по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей — сетей нервных клеток живого организма. Сейчас ИНС используются во многих сферах, включая прогнозирование, распознавание образов, работа с Big Data. Алек Рэдфорд (Alec Radford) из Indico и его коллеги решили обратить внимание на такую разновидность НИС как генеративная состязательная сеть (generative adversarial network).

От ядерных бункеров Нидерландов по святыням Барселоны, мы посмотрим на пятерку самых уникальных центров обработки данных в мире.

Самые необычные дата-центры располагаются в странных местах (например, в ядерном бомбоубежище или церкви), бунтуют против международного законодательства, бьют рекорды по дружелюбности к окружающей среде или по объему передаваемых данных.

Говорят, что чтобы правильно задать вопрос надо знать большую часть ответа. Основной вопрос, который обычно задают про мозг – это как он устроен и каковы принципы его работы? Вопрос хороший и вполне корректный. Но предположим, что нам удалось узнать «большую часть ответа». Допустим, что возникла теория, которая исключительно правдоподобно описывает работу мозга. Какой вопрос теперь будет «правильным»?

Совсем недавно на Geektimes была опубликована информация о том, что когнитивные возможности когнитивной системы IBM Watson позволяют решить одну из наиболее важных проблем для населенных пунктов многих стран: уменьшить последствия природных катастроф. При этом Watson определяет наиболее уязвимые регионы и объекты, что помогает властям эффективно решить указанную проблему.

Решаются не только глобальные проблемы (последствия от ураганов), но и более мелкие вопросы, вроде влияния погодных условий на состояние дорог. Сейчас добавилась еще одна возможность для городских властей и жителей: использование IBM Watson в качестве диспетчера. Город Суррей стал первым населенным пунктом, который добавил возможности IBM Watson в официальное приложение.

Компания CVS Health объединила усилия с корпорацией IBM для разработки технологии предсказания вероятности появления у отдельно взятого человека диабета и некоторых других хронических заболеваний. В этом проекте активно задействованы возможности когнитивной системы IBM Watson, с его возможностями по работе с Big Data.

Так, IBM Watson будет собирать данные пациентов из их медицинских карточек. Суперкомпьютер будет анализировать медицинские записи, рецепты и данные с фитнес-гаджетов, а также собирать информацию, которая поможет составить правильный прогноз и провести индивидуальную консультацию с конкретным человеком. При этом IBM Watson будет предсказывать не только вероятность появления диабета, но и таких хронических заболеваний, как гипертония и ожирение.

Intel и Micron Technology официально представили новую технологию энергонезависимой памяти 3D XPoint, которая совершит переворот на рынке вычислительных устройств. 3D XPoint способна увеличить (до 1300 раз) скорость работы устройств различного типа, приложений и сервисов, которым необходим быстрый доступ к большим объемам данным. Впервые за 26 лет память 3D XPoint позволяет создать принципиально новую категорию устройств для хранения данных, сменив технологию NAND.

Стали известны некоторые показатели производительности системы коммутации суперкомпьютеров следующего поколения Intel Omni-Path Architecture (OPA), которая в настоящее время проходит тестирование у вендоров. По результатам экспериментов была получена весьма нарядная статистика (сравнение производится с технологией Infiniband):

• скорость потока данных в пересчете на порт — до 30% выше;
• скорость потока данных в пересчете на чип — до 73% выше;
• задержки передачи из порта в порт — на 23% ниже;
• задержки в фабрике средних или больших размеров — на 60% ниже.

Помимо увеличения производительности, Intel OPA характеризуется использованием новых возможностей, таких как оптимизация потоков трафика, контроль целостности пакетов и динамическое масштабирование линий, что позволяет более полно использовать пропускную способность фабрики и, в конечном итоге, достигать более высокой скорости трафика.
Intel Omni-Path Architecture будет доступна для потребителей в конце этого года.
На КДПВ: суперкомпьютер МГУ «Ломоносов».

Последствия торнадо, 29 апреля 2014 года, Тупело, Миссисипи.

Новый сервис от IBM объединяет прогноз погоды в режиме реального времени с локальной картой, выделяя проблемные места красным и желтым цветом.

У каждого города есть то, что аварийные службы называют «критическим активом». Это важные дороги, электростанции, насосные станции и водопровод. В общем, это все то, что обеспечивает работу городской инфраструктуры, и без чего жизнь города и его обитателей может быть парализована.

Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН) сообщила об открытии нового экзотического класса частиц — пентакварков. Их удалось обнаружить с помощью детектора LHCb в ходе экспериментов на Большом адронном коллайдере.

«Пентакварк — это не просто новая частица, — сказал представитель LHCb Гай Вилкинсон (Guy Wilkinson). — Она представляет собой способ собрать вместе кварки, то есть фундаментальные составляющие обычных протонов и нейтронов, в упорядоченную структуру, которая никогда прежде не наблюдалась более чем за полвека экспериментов. Изучение её свойств может помочь нам лучше понять, как организована обычная материя, протоны и нейтроны, из которых мы все состоим».

На «Хабрахабре» регулярно появляются статьи о разнообразных летних школах, посвященных вопросам теории и практики информационных технологий. Летние школы организуют и проводят ведущие вузы и IT-компании, — дело, вне всякого сомнения, важное и нужное, — но о Летней суперкомпьютерной академии (далее — ЛСА), которая проводится МГУ имени Ломоносова несколько лет, развернутых отчетов на таком ресурсе как Geektimes я не читал.

Существующие материалы о ЛСА, размещенные в Интернете, большей частью дублируют материал официального сайта Академии и содержат «сухую» информацию. Живых отзывов и анализа образовательных программ, которые так ищут будущие участники, мне встречать не приходилось и данную статью можно рассматривать в качестве попытки восполнить этот пробел.

Квантовые технологии могут применяться в самых разнообразных сферах: компьютеры, датчики, системы криптографического моделирования и обработка изображений. Но камнем преткновения является необходимость достижения должной надежности в плане контроля состояний на уровне атомов и фотонов, сообщает Phys.org. Для подготовки квантовой системы к работе часто используется адиабатический процесс, но из-за его длительности и шума окружающей среды часто происходит потеря «квантового состояния» системы.

Для того чтобы ускорить подготовку и минимизировать декогерентность, физики разработали так называемое «адиабатическое сокращение» (STA), которое применимо к любому процессу перехода к квантовому состоянию. Сам переход осуществляется намного быстрее, чем при применении классического адиабатического процесса без потери его качеств и свойств. Этот подход первоначально был разработан для простых систем, состоящих из одной единственной частицы, однако недавно был расширен для систем из множества тел, которые имеют прикладное применение. Тем не менее, применение STA в крупных системах все еще проблематично из-за сложности структуры последних.

Работая с местным госпиталем, специалисты Массачусетского технологического института создали вычислительную модель, направленную на автоматическое определение онкологического заболевания путем изучения тысяч данных из предыдущих отчетов о патологии.