Суперкомпьютеры

Я думаю эта история будет интересна многим, в том числе людям, не связанным с математикой.

В 1976 году Уитфилд Диффи и Мартин Хеллман опубликовали свою статью «Новые направления в криптографии» с революционными идеями шифрования с использованием открытого ключа. А затем, три учёных Рональд Райвест, Ади Шамир и Леонард Адлеман в августе 1977 опубликовали в статью в журнале Scientific American, где они подробно описали свой алгоритм, использующий вычисления в кольце целых чисел. Как многим известно, идея алгоритма заключается в существовании условно-одностронней функции — обычного умножения на множестве простых чисел большой длины
(f:PxP->P*P), обратить которую вычислительно сложно. Иными словами, зная n = p*q (где p и q — простые числа), узнать p и q (или факторизовать число n) при большом n представляется ресурсоёмкой задачей.
В этом же номере, известный математик и учёный Мартин Гарднер по согласию авторов алгоритма, опубликовал математическую задачу, получившую название RSA-129. В ней он написал пару чисел (n, e) — открытый ключ, где длина числа n составляла 129 десятичных знаков, а e было равным 1007, и само зашифрованное сообщение. Дешифровавшему сообщение он обещал вознаграждение в $100, которые он положил в банк под 2% годовых. По подсчётам аналитиков, для разложения такого огромного числа на множители при существавших алгоритмах факторизации и мощности тех компьютеров, потребуется 20.000 лет непрерывной работы (Рон Ривест предполагал 40 квадрильён лет для числа в 125 знаков). Но ситуация изменилась…

Согласно исследованиям Квабена Бохена (Kwabena Boahen), ученого в области информационных технологий из Стэнфордского университета, компьютер, полностью эмулирующий функционирование человеческого мозга, будет потреблять не менее 10 МВт энергии, что сопоставимо с мощностью, вырабатываемой небольшой гидроэлектростанцией. Благодаря работе, проведенной группой ученых, инженеров и программистов, разработавших небольшой суперкомпьютер, потребляемая эмулятором человеческого мозга мощность может быть снижена до 20 Вт, а это уже совершенно иной качественный уровень.

Выяснять что лучше: Mac или PC дизайнер Adam Frederick предлагает не на форумах, на за шахматной доской. Соответствующую случаю доску он уже нарисовал. Правда, сдается мне, что форма подставки указывает на то, что художник был не совсем беспристрастен.

via coroflot.com

Центр разработки суперкомпьютеров города Сан-Диего создал высокопроизводительный компьютер с SSD-винчестерами, который способен решать проблемы научного характера быстрее, чем компьютеры с привычными жесткими дисками. SSD-винчестер обеспечивает большую пропускную способность для данных, благодаря чему суперкомпьютер анализирует данные по порядку величины быстрее, чем суперкомпьютеры на основе жестких дисков.

Его сделали специалисты Института программных систем (ИПС) имени А.К.Айламазяна Российской Академии наук и Объединенного института проблем информатики (ОИПИ) Национальной академии наук Белоруссии.

«Впервые за последние 25 лет в отечественной науке совершен столь масштабный прорыв в информационно-коммуникационных технологиях. Созданный в рамках программы Союзного государства четвертый ряд семейства ЭВМ «Скиф» технологически находится на вершине мировой суперкомпьютерной отрасли. По ряду показателей и ноу-хау наши «Скифы» превосходят зарубежные аналоги», – уверен директор ИПС, член-корреспондент РАН Сергей Абрамов.

Интереснейшую реализацию шахматной программы показали вчера на Хабре.
Почитав комментарии, я пришел к выводу, что принцип работы наиболее распространенных алгоритмов игры в шахматы, шашки и тому подобные известны не всем.

Вместе с тем задача создания программы, играющей во что-то, достаточно тривиальна, если имеются способы расчета некоторых величин и оценок, специфичных именно для этой игры.

В последнем списке мощнейших суперкомпьютеров мира появился один любопытный экспонат. Это японское чудо техники под названием Tsubame, которое расположилось на 29-й строчке рейтинга с производительностью 77,48 Тфлопс.

Американское правительство выделило компании IBM грант на $4,9 млн. с целью создания такой компьютерной системы, которая была бы способна работать как мозг, причем на нейронном уровне. В проекте, относящемся сфере когнитивных вычислений (связанных с восприятием и «пониманием» внешнего мира системой искусственного интеллекта), задействованы нейробиологи, физиологи и, само собой, специалисты из сферы ИТ.

Ключевая идея проекта — создать относительно разумную (видимо, о полноценном ИИ речь не идет) машину, которая по своей структуре будет похожа на мозг (человека, кошки — не важно) и будет также функционировать. Для этого, в качества «железа», будет использован один из суперкомпьютеров компании IBM. Кроме того, ведущие специалисты из нескольких американских университетов будут стараться «научить» этот суперкомпьютер вести себя так, как набор нейронов. Основная цель — повторение моделей поведения в различного рода симуляциях. На будущее же ставится задача создать «мозг» с уровнем развития не ниже кошачьего.

Руководитель проекта доктор Dharmendra Modha уже имеет некоторый опыт в подобного рода исследованиях. Так, в прошлом году, команда ученых под его началом работала над похожим проектом: они использовали суперкомпьютер IBM BlueGene для «эмуляции» мозга мыши с 55 млн. нейронов.

Интересно то, что многие специалисты по всему миру, узнав о проекте, дали свои комментарии в стиле «правительство США оставляет проект на голодном пайке». И в самом деле, $5 млн. для такого научного размаха — это семечки. Но, поживем — увидим.

Настоящую сенсацию преподнёс ноябрьский список 500 мощнейших суперкомпьютеров мира, обновлённый на этой неделе. На десятом месте в нём появился необычная разработка из Шанхайского центра суперкомпьютеров. Это только что собранный кластер Dawning 5000A с заявленной производительностью R_max = 180,6 TFlops. Кластер работает на процессорах AMD x86_64 Opteron Quad Core 1900 МГц, (30720 ядер, 122,9 ТБ памяти) и, что самое удивительное, управляется операционной системой Windows HPC Server 2008.

AMD уже заявляла о своих планах по созданию платформы для кластерных компьютеров, а соответственно и добавлению свежих гигамегагерц процессору, но NVIDIA обогнала соперника на пол корпуса вчерашним релизом основанной на GPU платформой Tesla Personal Supercomputer.

Этот самый суперкомпьютер обещает доставить впечатления настоящего кластера всего лишь за 1/100 цены — по-моему очень выгодно, единственная загвоздка в том, что на самом-то деле совершенно непонятно, сколько нужно заплатить. Каждая платформа продается в отдельном представительстве, которое порой работает исключительно в телефонном режиме. Расскажу подробности: всего представлено 8 платформ (насколько я понял в процессе поиска по глубоко американским ресурсам, все процессоры: AMD), разница в их 2-3-4 GPU составляющей. Каждая из них работает на основе вычислительного NVIDIA Tesla C1060 GPU который, в свою очередь, построен по архитектуре NVIDIA CUDA — она представляет собой технологию распараллеливания вычислений и поэтому «как бы предоставляет пользователю» 960 ядер.

Выпускать на основе новой платформы такие компьютеры будут и ASUS, и Dell и Lenovo (и даже несколько менее известных брендов). По этой причине один из самых крутых домашних монстров может стоить и $8 495, но я себе собрал кое-что поинтереснее, пусть и дороже: $17 000. Результат приключения под катом.

Компания Nvidia сегодня выпустила первую в своей линейке профессиональную видеокарту, оснащенную сразу 4 Гб оперативной памяти. Новая Quadro FX 5800 предназначена для профессионалов, работающих в области 3D-графики, архитекторов, проектировщиков игр и видеографики. В Nvidia утверждают, что новая Quadro FX 5800 представляет собой самую мощную видеокарту в мире.
"Размеры и сложность обрабатываемых данных растут в экспоненциальном масштабе. Для современного профессионала управлять такими масштабами — это настоящий вызов. Новая Quadro FX 5800 предназначена для решения подобных задач", — говорит Джефф Браун, генеральный менеджер линейки профессиональных решений Nvidia.

Журнал PC World сообщает о новом амбициозном проекте строителей Университета Науки и Технологий Короля Абдуллы (KAUST), который через год откроется в городе Тувал в Саудовской Аравии. В нем будет установлен суперкомпьютер IBM Blue Gene/P, пиковая производительность которого будет достигать 222 терафлопс. Как ожидается, это позволит ему занять сразу шестое место в рейтинге вычислительных машин мира.

Компьютер под именем «Шахин» (араб. сокол-сапсан), будет умещаться в 16 стойках. Однако строящаяся под него серверная вместит расчитана на 500. Хотя многие из них и будут отведены под файловые хранилища и прочее вспомогательное оборудование, пространства для роста еще предостаточно.

Компания Cray, известная своими легендарными суперкомпьютерами, поражавшими в своё время умы современников, выходит на абсолютно новый для себя рынок — рынок десктопных решений. Встречайте — Cray CX1.

Cnews сообщает, что в текущем году начнутся поставки отечественных компьютеров «Эльбрус-3М» на основе одноимённых процессоров «Эльбрус».
<img src=«habrastorage.org/getpro/habr/olpictures/7de/127/3ed/7de1273ed3c6d99a893e8e66b0b9cbca.jpg» width=300 height=158 border=0 alt=«Внешний вид процессора „Эльбрус“. (фото с ru.wikipedia.org)» hspace=10 vspace=10>

Университет в Теннеси (University of Tennessee, UT) получил грант в размере 65 млн. долл. от National Science Foundation (NSF) на строительство и последующее облуживание в течение 5 лет суперкомпьютера Cray XT4.


Особенностью данного суперкомпьютера, собираемого с использованием Quad-Core AMD Opteron, является его высокая мощность, которая оценивается примерно в 1 петафлоп (PetaFLOPS, 1 000 000 000 000 000 операций с плавающей запятой в секунду).

Стоимость аппаратной части суперкомпьютера XT4, как отмечается, составляет порядка 30 млн. долл. Оставшиеся 35 млн. долл. будут затрачены на обслуживание всей системы в течение 5 лет её использования.

Компания IBM объявила о выпуске двух высокопроизводительных моделей линейки Power Systems — одна из них является самым быстрым в мире компьютером, работающим под управлением UNIX, а другая — суперкомпьютером с уникальной водяной системой охлаждения.

Новый UNIX-сервер масштаба предприятия Power 595 (первый снимок), в конфигурацию которого входит 64 процессорных ядра и до 4 ТБ оперативной памяти, вдвое превосходит по производительности аналогично сконфигурированную систему HP Superdome Itanium, при сопоставимой цене.

Новый суперкомпьютер Power 575 (Hydro-Cluster) предназначен для решения наиболее требовательных к вычислительному ресурсу задач, таких, как моделирование в области энергетики, аэрокосмической отрасли и метеорологии. Особенностью этой системы является водяная система охлаждения, позволившая повысить плотность компоновки до 448 ядер в расчет на одну стойку (на втором снимке — один из модулей Power 575).

В составе этих систем потребителям доступны микропроцессоры POWER6, работающие на рекордно высокой частоте — до 5 ГГц. По оценке IBM, эти процессоры в два-три раза превосходят микропроцессоры, используемые в сопоставимых системах HP или Sun.

К особенностям сервера Power 595, помимо 5-ГГц процессоров POWER6 относятся высокоскоростные внутренние соединения, выполненные по схеме SMP «точка-точка» (symmetric multi-processor point-to-point). Эти соединения связывают ядра в 8-ядерных узлах, образованных двухъядерными процессорами POWER6, объединенными в модули с прямыми соединениями между ядрами. На следующем уровне иерархии узлы соединены «сверхлинейно-скалярным» способом, означающим, что каждый добавляемый узел связан линиями «точка-точка» со всеми существующими, так что суммарно образуется 28 связей между восемью узлами. Это позволяет максимально увеличить пропускную способность и раскрыть потенциал ядер, кэш-памяти и оперативной памяти. Агрегированная пропускная способность памяти в Power 595 превышает 1,3 ТБ/с.

Поставки Power 595 начнутся 6 мая.

Мощность суперкомпьютеров вплотную приблизилась к рубежу, когда становится возможным рендеринг модели физического мира в реальном режиме времени. Такое мнение высказал Майкл Макгиган (Michael McGuigan) из Брукхейвенской национальной лаборатории. По его словам, уже через несколько лет суперкомпьютеры смогут пройти «графический тест Тьюринга», то есть создать такую виртуальную реальность, которую человек не в состоянии будет отличить от физического мира.

В принципе, уже сейчас суперкомпьютеры способны на рендеринг реалистичного видео, неотличимого от реальности. Проблема только в том, что такой рендеринг требует часов, дней и недель непрерывных расчётов. Чтобы пройти графический тест Тьюринга, говорит Макгиган, компьютеры должны осуществлять рендеринг в реальном режиме времени на 30 кадрах/с.

Для проверки возможностей современной техники Майкл Макгиган воспользовался служебным положением и запустил расчёт виртуальной реальности на одном из самых мощных суперкомпьютеров мира BlueGene/L, который установлен в Брукхейвенской национальной лаборатории. Этот кластер из 18 шкафов, в каждом из которых по 2048 процессоров и по терабайту оперативной памяти, обладает производительностью 103 терафлопса (103 триллиона операций с плавающей запятой в секунду).

Теперь, после завершения строительства суперкомпьютера «СКИФ МГУ», университет им. М. В. Ломоносова может похвастаться самой мощной в России, странах СНГ и Восточной Европы вычислительной системы. Построенной на базе 625 модульных серверов с 1250 четырехъядерными процессорами Intel Xeon E5472.

Пиковая производительность «СКИФ МГУ» равна 60 TFlops. Реальная производительность (по тесту Linpack) несколько меньше — 47,04 TFlops. Но данного результата «Ломоносовскому» суперкомпьютеру хватило, чтобы попасть в мировой рейтинг на 22 позицию. А, если судить только по суперкомпьютерам, использующимся в сфере образования, так и на 7-ю. Конечно, не BlueGene/L с его 480 TFlops, но вполне достойно.

Понятное дело, такое оборудование создавалось не для попадания в рейтинги. Поэтому на новом «СКИФ МГУ» уже сейчас работают ведущие ученые как Московского госуниверситета, так и нескольких академических институтов.

Большинство покупателей используют Sony PlayStation 3 для игр и воспроизведения видео высокой четкости. Иначе распорядился впечатляющими вычислительными возможностями игровой консоли, построенной на базе многоядерного процессора Cell, астрофизик Гурав Ханна (Gaurav Khanna).

Группа из десяти велосипедистов Массачусетского технологического института продемонстрировала, что даже самые мощные суперкомпьютеры могут работать на экологически чистой энергии, полученной из человеческих тел. В течение 20 минут студенты крутили педали тренажёров, чтобы поддерживать работу Linux-сервера SiCortex SC648, который в это время рассчитывал модель ядерного взрыва. Конечно, на машине можно было бы запустить и другую программу, но симуляция ядерного взрыва смотрится особенно эффектно в данных обстоятельствах.

Суперкомпьютеры модели SiCortex SC648 отличаются компактным дизайном, подключаются в стандартную розетку 110 В и потребляют всего 1200 Вт, но при этом дробят числа со скоростью более 0,5 терафлопса каждый. По заверениям производителя, другим суперкомпьютерам требуется в десять раз больше энергии.

Маркетологи, которые организовали данный эксперимент, привели ряд интересных фактов. Они сказали, что за 20 минут эксперимента компьютер произвёл больше вычислений, чем современная человеческая цивилизация за первые 3000 лет своей истории, вплоть до 1960 года.