Hlavní navigace

Startuje nejrychlejší superpočítač Evropy. Přispělo na něj i Česko a vyrábět se bude v Kutné Hoře

13. 6. 2022
Doba čtení: 7 minut

Sdílet

 Autor: LUMI
Superpočítač LUMI je nyní světová trojka a evropská jednička. HPE v něm používá AMD, malou část zaplatilo Česko a produkce podobných Crayů poběží v Kutné Hoře.

Ve finském městě Kajaani byl dnes oficiálně uveden do chodu superpočítač LUMI od stejnojmenného konsorcia. K dispozici má prozatím zhruba třetinu výkonu, tedy 151,9 petaflops. I to stačí na pozici třetího nejvýkonnějšího superpočítače na světě podle aktuálního vydání žebříčku TOP500. V plné instalaci má LUMI dosáhnout na výkon 552 petaflops. Na stroj přispěla také Česká republika, díky čemuž se stala členem konsorcia a tuzemští vědci mají k finskému superpočítači přístup.

LUMI má vyjít na více než 207 milionů eur, tedy přes pět miliard korun. Polovinou se na rozpočtu podílí Evropská unie a polovinou konsorcium LUMI složené z deseti zemí. Česko přispělo menší částkou 1,6 milionu eur, což je zhruba 44 milionů korun. Naši vědci tak získají 3,5 procenta zdrojů.

Dodavatelem LUMI je Hewlett Packard Enterprise (HPE), systém je poskládaný z jednotek Cray EX. Nyní je v chodu procesorová část (LUMI-C). Složená je z 1536 dual-socket nodů s třetí generací 64jádrových procesorů AMD Epyc. Používá se mezi 256 GB až 1 TB paměti RAM. Chystaná akcelerovaná část (LUMI-G) bude rovněž postavená na AMD. K dispozici bude 2560 nodů a každý bude obsahovat 64jádrový procesor AMD Trento a čtyři grafiky AMD Instinct MI250X.

Pro AMD jde o jeden z dalších velkých úspěchů v oblasti superpočítačů. Technologie této firmy lze v HPC vídat stále častěji. Nový nejrychlejší stroj planety, americký Frontier dodaný rovněž HPE, má podobnou architekturu jako LUMI, dosahuje ale výkonu 1,1 exaflops.

LUMI bude při plné instalaci zabírat plochu téměř 400 metrů čtverečních s váhou 150 tisíc kilogramů. Součástí budou velké 32TB paměťové nody, virtualizační workloady postavené na 64 kartách Nvidia A40, 8PB flash úložiště a 80PB systém s pevnými disky a propojení zajistí Cray Slingshot s rychlostí 200 Gb/s.

První projekty českých vědců

LUMI dostala možnost testovat čtveřice tuzemských vědců, konkrétně Dominik Legut, David Číž a Sergiu Arapan z VŠB-TUO a Denys Biriukov z Akademie věd ČR.

Legut na LUMI počítal zejména projekty spojené s magnetismem či zobrazení atomových vibrací pomocí elektronového mikroskopu. Současná omezená instalace LUMI dle jeho slov byla pro tyto výpočty zhruba dvouapůlnásobně rychlejší než počítání na nejrychlejším českém superpočítači Karolina s výkonem 15,2 petaflops. „Používal jsem zejména software LAMMPS a VASP. V pilotní fázi jsme měli výpočetní čas měsíc bez limitu, nyní máme milion na projekt,“ přiblížil Legut pro Lupu.

Procesorovou část LUMI nyní začíná využívat dalších pět českých vědců. Robert Vácha z CEITEC stroj využívá v rámci výzkumu peptidových hubitelů bakterií. Dana Nachtigallová z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR se zaměřila na modelování fotokatalytického štěpení vody a tvorby vodíku na povrchu TiO2. Martin Friak z Ústavu fyziky materiálů řeší AI ve spojitosti s magnetismem materiálů. Michal Otyepka z Univerzity Palackého pracuje na sledování dráhy fotoexcitovaných elektronů ve složitých strukturách uhlíkových teček. A Štěpán Sklenák z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského řeší periodické DFT studie katalyzátorů na bázi zeolitů.

O přístup budou moci pravidelně žádat další tuzemští zájemci. „Výpočetní čas jim bude poskytován zcela zdarma, a to na základě posouzení daného projektu odbornou komisí,“ přiblížil ředitel národního superpočítačového centra IT4Innovations Vít Vondrák.

Dohnat a předehnat

LUMI je součástí snah Evropské unie dorovnat superpočítačový náskok Spojených států, Číny a Japonska. V rámci organizace EuroHPC na to původně bylo vyčleněno přes miliardu eur. Nové vedení Evropské komise ale čísla navýšilo a EK sama do hry vložila 3,1 miliardy eur. Od členských států má přijít stejná částka a necelá miliarda eur od soukromého sektoru.

Superpočítač LUMI:

EuroHPC díky tomu chce dospět do takzvané exascale éry a vybudovat superpočítače s výkonem minimálně jeden exaflops. Celá síť čítá i méně výkonná zařízení. Součástí EuroHPC je například české národní superpočítačové centrum IT4Innovations. Evropa přispěla na pořízení stroje Karolina s výkonem 15,2 petaflops. EuroHPC poskytlo 35 procent prostředků, pět procent dala VŠB-TUO a zbytek ministerstvo školství, které má ale opět peníze z Evropy. Karolina vyšla na 400 milionů korun a provoz měl vyjít na 14 milionů eur. Kvůli cenám energií ale bude až o stovky milionů dražší.

V aktuálních plánech EuroHPC se počítá s pěti petascale stroji. Vedle Karoliny se podobné přístroje rozjíždí v Lucembursku, Portugalsku a Španělsku, ve Slovinsku a Bulharsku. Na projektu v Bulharsku se podíleli Češi z tuzemské pobočky společnosti Atos.

A dále se vybudují tři pre-exascale superpočítače sdružené do tří konsorcií více zemí. V LUMI je vedle Finska a Česka například Norsko, Švédsko, Polsko, Dánsko, Belgie a další. „EuroHPC mimo jiné vzniklo z toho důvodu, že jednotlivé země Evropské unie nebyly schopné dát dohromady prostředky na ty nejvýkonnější superpočítače. V případě LUMI dalo deset států za podpory EU dohromady systém, který bude mít velký dopad,“ popsal Vondrák z IT4Innovations.

Další projekt se točí kolem superpočítačového centra v Barceloně. Třetím hráčem bude Leonardo, kam se mimo jiné připojí Itálie, Slovensko, Rakousko nebo Maďarsko.

Plány EuroHPC následně počítají se zprovozněním dvou exascale strojů, a to do roku 2025. Kolem roku 2027 by měl dorazit další exascale superpočítač a případně post-exascale.

Navýšený rozpočet zároveň zahrnuje instalaci kvantových počítačů a kvantových simulátorů. Má jít o hybridní systémy napojené na standardní superpočítačové instalace. Budou tedy sloužit spíše jako akcelerátory některých úloh. Tyto aktivity se mají rozjet v rozmezí let 2022 až 2025. Aktuálně se mluví o projektu kvantového simulátoru, který by dohromady měly dát Německo, Francie, Španělsko, Itálie a Irsko.

Také Finsko už pracuje na kvantovém projektu. VTT Technical Research Centre a startup IQM vyvinuly kvantový počítač s pěti qubity, k dispozici je v Espoo. Během příštího roku by měla být k dispozici verze s 50 qubity. Tyto kvantové kapacity se mají spojit právě s LUMI.

Exascale stroj na evropských technologiích

Chystané evropské superpočítače sice poběží v Evropě, evropské ale příliš nejsou. Francouzský Atos je jediným evropským dodavatelem, ale i ten používá komponenty zejména od amerických firem. Jedním z cílů EuroHPC a přáním Evropské komise je, aby vznikl minimálně jeden exascale stroj postavený čistě na evropských technologiích. „Tlak na nasazení evropských technologií existuje,“ potvrzuje Vondrák.

Český superpočítač Karolina spadající do EuroHPC:

Z toho důvodu vznikla organizace Europen Processor Initiative (EPI) pracující na evropském procesoru. V EPI vzniká obecný procesor využívající ARM. Zajímavý je zejména akcelerátor postavený na RISC-V. O jeho vývoj se ucházela brněnská společnost Codasip v konsorciu s IT4Innovations a Hewlett Packard Enterprise. Projekt nakonec získala Barcelona Supercomputing Center (BSC).

To do Barcelony přitahuje další investice. Intel ve spolupráci s BSC ve městě investuje 400 milionů eur do vývoje RISC-V čipů pro využití v superpočítačích, průmyslu či autech. Cílem je dostat se až na úroveň zettascale. Pro Intel je RISC-V zajímavý mimo jiné jako alternativa k ARMu. Španělská vláda také investuje 12 miliard eur do posílení vývoje čipů.

Intel dále postaví novou továrnu ve východním Německu, a to v rámci investičního programu o objemu 33 miliard eur (Intel posiluje i v R&D centru v Brně). Jako první má mezi roky 2025 až 2027 začít chrlit čipy právě do superpočítačů. Na HPC čipy se bude rozšiřovat i stávající výroba v Irsku.

Výroba superpočítačů v Kutné Hoře

Superpočítačovou základnu si v Evropě buduje i Hewlett Packard Enterprise, která v létě otevře novou továrnu v Kutné Hoře. V Česku se budou vyrábět HPC systémy Apollo a Cray EX. HPE cítí příležitost v rámci EuroHPC a zároveň vychází vstříc snahám Evropy si tuto oblast více lokalizovat a chránit. Volba na Kutnou Horu padla z toho důvodu, že už tam HPE ve spolupráci s Foxconnem nějakou dobu vyrábí servery a storage.

MIF22_Early

Čipy do superpočítačů nebo průmyslu má za úkol na běžný trh dostat společnost SiPearl sídlící ve Francii. Ta už od Evropské komise získala zhruba 600 milionů korun. Čipy SiPearl Rhea se mají v prvních superpočítačích objevit příští rok. Startup nedávno překonal metu stovky zaměstnanců a do roku 2025 jich chce mít tisíc. SiPearl oznámil spolupráci s HPE a nejspíše lze očekávat nasazení těchto čipů i v jeho strojích, a to za účasti české továrny. SiPearl rovněž spolupracuje s Intelem na nasazení akcelerátorů Ponte Vecchio.

V rámci EuroHPC se vedle toho plánuje pokus s čipy ARM. Portugalský stroj Deucalion má být postavený na této architektuře, a to při výkonu 7,2 petaflops. Evropa si chce vyzkoušet, jaké s tím budou zkušenosti. Superpočítač dodá japonská společnost Fujitsu. Ta vyvinula také ARM stroj Fugaku, který byl donedávna s výkonem 442 petaflops nejrychlejším HPC planety, nyní je druhý.

Autor článku

Reportér serveru Lupa.cz, dříve redaktor deníku E15, týdeníku Euro a webu Connect.cz. O technologiích píše také do zahraničních médií.