Οι ταχύτεροι υπερυπολογιστές στον κόσμο και η αναβάθμιση του ελληνικού

Ο συγκεκριμένος υπερυπολογιστής βρίσκεται στο αμερικανικό Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge (ORNL). Βασισμένο στην αρχιτεκτονική HPE Cray EX235a και εξοπλισμένο με επεξεργαστές AMD EPYC 64C 2GHz, το σύστημα έχει 8.730.112 συνολικά πυρήνες, βαθμολογία απόδοσης ισχύος 52,23 gigaflops/watt και βασίζεται σε συνδεσιμότητα gigabit ethernet για τη μεταφορά δεδομένων. Ωστόσο, ο Frontier δεν είναι απλώς ο πιο ισχυρός υπερυπολογιστής – είναι επίσης το πρώτο σύστημα exascale. Ο Frontier είναι ο δεύτερος πιο αποτελεσματικός υπερυπολογιστής στη νέα κατάταξη Green 500. Την πρώτη θέση σε αυτήν κατέλαβε μια μικρότερη έκδοση του συστήματος Frontier στο Oak Ridge, με 120.832 πυρήνες αντί των 8,7 εκατομμυρίων στο σύστημα exascale.

Ένας υπολογιστής exascale μπορεί να εκτελέσει ένα πεμπτολιόν, ή 10 εις την 18η, λειτουργίες κινητής υποδιαστολής (μονάδα μέτρησης που χρησιμοποιείται για να προσδιορίσει πόσο καλά λειτουργεί μια GPU ή CPU) ανά δευτερόλεπτο (FLOPS). Αυτό ισούται με 1.000.000.000.000.000.000. Για σύγκριση, ο γαλαξίας Milky Way έχει πλάτος 1 πεμπτολιόν χιλιόμετρα, ενώ θα χρειαστούν 40 χρόνια για να περάσει 1 εκατομμύριο γαλόνια νερού από τους καταρράκτες του Νιαγάρα. Επιπλέον, θα χρειαστεί κάθε άτομο στη γη να υπολογίζει 24 ώρες την ημέρα, για περισσότερα από τέσσερα χρόνια, για να πετύχει αυτό που μπορεί να κάνει ένας υπερυπολογιστής exascale σε 1 δευτερόλεπτο.

Στην κορυφαία θέση βρισκόταν προηγουμένως -και για δύο συνεχόμενα χρόνια- το σύστημα Fugaku, που φιλοξενείται στο Κέντρο Υπολογιστικής Επιστήμης RIKEN (R-CCS) στο Κόμπε της Ιαπωνίας. Ο Fugaku έχει πλέον πέσει στη δεύτερη θέση. Μια άλλη αλλαγή στην κορυφαία δεκάδα του πίνακα είναι η εισαγωγή του συστήματος LUMI, που βρίσκεται στο EUROHPC/CSC στη Φινλανδία. Καταλαμβάνοντας τώρα την τρίτη θέση, αυτό το νέο σύστημα έχει 1.110.144 πυρήνες και σημείο αναφοράς HPL σχεδόν 152 PFlop/s. Είναι αξιοσημείωτο, επίσης, πως το LUMI αποτελεί το μεγαλύτερο σύστημα στην Ευρώπη.

Σημειώνεται πως, για άλλη μια φορά, οι επεξεργαστές της AMD φαίνεται να είναι η προτιμώμενη τεχνολογία για τα συγκεκριμένα συστήματα. Ο Frontier χρησιμοποιεί επεξεργαστές AMD EPYC 3ης γενιάς, βελτιστοποιημένους για HPC και AI. Το σύστημα Νο. 3 LUMI βασίζεται σε επεξεργαστές AMD 3rd Gen EPYC, ενώ ο Νο. 7, ο Permutter, χρησιμοποιεί επεξεργαστές AMD EPYC 7763 και ο Νο. 8, ο Selene, επεξεργαστές AMD EPYC 7742. Ένα άλλο σημείο που ξεχωρίζει είναι το γεγονός ότι η Κίνα και οι Ηνωμένες Πολιτείες είναι οι δύο χώρες με τις περισσότερες συμμετοχές στη λίστα. Ενώ η Κίνα παρέμεινε στάσιμη με 173 συστήματα, οι Ηνωμένες Πολιτείες έπεσαν από τα 150 συστήματα στα 126. Ωστόσο, οι δύο χώρες αποτελούν σχεδόν τα δύο τρίτα των υπερυπολογιστών του TOP500.

Ο ελληνικός υπερυπολογιστής

Εδώ θα πρέπει να σημειώσουμε πως, πριν από αρκετά χρόνια, την εμφάνιση του στη συγκεκριμένη λίστα έκανε και ο ελληνικός υπερυπολογιστής, ο ARIS (Advanced Research Information System). Αυτός αποτελεί το ισχυρότερο υπολογιστικό σύστημα στην Ελλάδα για επιστημονικές εφαρμογές. Τέθηκε σε λειτουργία τον Ιούλιο του 2015 από την ΕΔΥΤΕ Α.Ε. και, κατά την έναρξη λειτουργίας του, συμπεριλήφθηκε στη λίστα με τους 500 ισχυρότερους υπολογιστές του κόσμου, βάζοντας την Ελλάδα στο παγκόσμιο χάρτη των συστημάτων υψηλών επιδόσεων. Το υπολογιστικό σύστημα ARIS διαθέτει σήμερα μέγιστη θεωρητική υπολογιστική ισχύ 535 TFlop/s (535 τρισεκατομμύρια μαθηματικές πράξεις το δευτερόλεπτο) και προσφέρει πολλαπλές δυνατότητες επεξεργασίας δεδομένων.

Το υπερυπολογιστικό σύστημα που έχει αναπτύξει το ΕΔΥΤΕ αποτελεί, εδώ και επτά χρόνια, ένα ισχυρό εργαλείο της ελληνικής ερευνητικής κοινότητας, υποστηρίζοντας επιστημονικές εφαρμογές ευρείας κλίμακας. Το ποσοστό χρήσης του έφτασε το 100% σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα από την έναρξη λειτουργίας του, ενώ η μέση ετήσια χρήση των πόρων του ξεπερνά το 94%. Από την πρώτη ημέρα λειτουργίας μέχρι σήμερα, έχουν αποδοθεί 650 εκατομμύρια core ώρες (ώρες υπολογιστικής επεξεργασίας) σε 880 ερευνητικά έργα στην Ελλάδα. Ο υπερυπολογιστής, λοιπόν, έφτασε στα όρια του, κάτι που οδηγεί σε αναβάθμιση. Αυτή η αναβάθμιση ανακοινώθηκε στα μέσα του περασμένου Απριλίου.

Όπως έγραφε το σχετικό δελτίο Τύπου, «η Περιφέρεια Αττικής και το Εθνικό Δίκτυο Υποδομών Τεχνολογίας και Έρευνας – ΕΔΥΤΕ Α.Ε. (GRNET), φορέας του Υπουργείου Ψηφιακής Διακυβέρνησης, ανακοινώνουν την Ένταξη της Πράξης «Αναβάθμιση του εθνικού υπερυπολογιστή υψηλών επιδόσεων (Φάση Α)» στο Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «Αττική 2014-2020» και στον Άξονα Προτεραιότητας «Διάδοση και Ανάπτυξη Καινοτόμων Προϊόντων και Υπηρεσιών των ΜΜΕ με τη χρήση ΤΠΕ». Η πράξη συγχρηματοδοτείται από το Επιχειρησιακό Πρόγραμμα «ΑΤΤΙΚΗ» 2014.2020, μέσω του Ευρωπαϊκού Ταμείου Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ). Ο συνολικός προϋπολογισμός ανέρχεται στο ποσό των 3,8 εκ. ευρώ και θα ολοκληρωθεί σε δύο έτη».

Η σχετική απόφαση ένταξης του έργου υπεγράφη από τον Περιφερειάρχη Αττικής Γ. Πατούλη παρουσία του Διευθύνοντα Συμβούλου της ΕΔΥΤΕ Αριστείδη Σωτηρόπουλου, της Αντιπεριφερειάρχη Ηλεκτρονικής Διακυβέρνησης Μ. Κουρή, του Προϊσταμένου της Ειδικής Υπηρεσίας Διαχείρισης Επιχειρησιακού Προγράμματος (ΕΥΔΕΠ) της Περιφέρειας Αττικής Δ. Δρόση, του Project Manager της ΕΔΥΤΕ και υπεύθυνο του έργου Ά. Τράκο και υπηρεσιακών στελεχών.

Δεδομένης της αυξανόμενης εγχώριας ζήτησης σε υπολογιστική ισχύ, η ΕΔΥΤΕ Α.Ε. στο πλαίσιο της Πράξης «Αναβάθμιση του εθνικού υπερυπολογιστή υψηλών επιδόσεων (Φάση Α΄)» θα επεκτείνει το υφιστάμενο υπολογιστικό σύστημα υψηλών επιδόσεων που διαθέτει. Πιο συγκεκριμένα, η Πράξη περιλαμβάνει την προμήθεια και εγκατάσταση πρόσθετου υπολογιστικού εξοπλισμού υψηλών επιδόσεων στο κέντρο Δεδομένων στο κτήριο του Υπουργείου Παιδείας και Θρησκευμάτων.

Ο νέος ισχυρότερος υπερυπολογιστής που θα προκύψει θα αξιοποιηθεί για την υποστήριξη επιστημονικών εφαρμογών ευρείας κλίμακας, κυρίως σε τομείς της επιστήμης όπως της επιστήμης υλικών, της χημείας-βιοχημείας, της κλιματολογίας, της μετεωρολογίας, της μηχανικής μάθησης και της μηχανικής των ρευστών. Όπως τόνιζε ο Διευθύνων Σύμβουλος της ΕΔΥΤΕ Α.Ε. Αριστείδης Σωτηρόπουλος, η ΕΔΥΤΕ «με την υπογραφή της συγκεκριμένης απόφασης επέκτασης και αναβάθμισης του HPC ARIS, θα διπλασιάσει ουσιαστικά την ισχύ του εθνικού υπερυπολογιστή, επιτυγχάνοντας σημαντική κάλυψη της συνεχώς αυξανόμενης εγχώριας ζήτησης σε υπολογιστική ισχύ. Η αυξημένη υπολογιστική ισχύς είναι αναγκαία για την εξέλιξη και ανάπτυξη της έρευνας στις επιστήμες που κάνουν χρήση υπερυπολογιστικών συστημάτων (HPC)».

Η κορυφαία δεκάδα