Суперкомпьютеры нередко используются в химических и биологических исследованиях; последние часто имеют целью нахождение способов лечения различных заболеваний, из которых на сегодня самым актуальным является COVID-19. Мы уже рассказывали о том, что будущий японский флагман супервычислений, машина Fugaku, включится в борьбу с эпидемией.
Сейчас стали известны некоторые любопытные факты, касающиеся этого проекта. Интереснее всего, конечно, то, что Fugaku смонтирован с опережением всех планов — система уже установлена и в настоящее время вводится в строй, дабы присоединиться к вычислительной армии, сражающейся на поле битвы с коронавирусом.
Это последний суперкомпьютер, базирующийся на традиционной архитектуре с применением только CPU. В разработке Fujitsu, напоминаем, используются процессоры A64FX. Они имеют доработанную архитектуру ARM (v8.2), усиленную 512-битными блоками векторных вычислений SVE, чем идеологически напоминают Xeon Phi.
К сожалению, такой подход сказывается на общей эффективности проекта: разогнать его до производительности на уровне экзапфлопа технически реально. На это требуется порядка 60 ‒ 80 МВт и от 1,5 до 2 миллиардов долларов. Бюджет проекта на его начало в 2016 году составлял примерно $910 миллионов (110 миллиардов японских иен). Первоначальная оценка производительности Fugaku, напомним, составляет порядка 400 Пфлопс при потреблении 30 ‒ 40 МВт.
Правда, достижение экза-класса и не было целью Fugaku, как отметил директор директор Центра компьютерных наук RIKEN, Сатоши Мацуока (Satoshi Matsuoka). В качестве задачи ставилось стократное ускорение в сравнении с предыдущим суперкомпьютером RIKEN, машиной K, с производительностью 10,51 Пфлопс.
Следует отметить, что ни RIKEN, ни Fujitsu изначально не ставили задачи достижения «чистого» экзафлопа, на вычислениях двойной точности (FP64). Тем не менее, последние оценки производительности Fugaku выглядят даже лучше, чем прошлогодние.
Машина на данный момент состоит из 400 стоек и располагает 158 976 процессорами A64FX, каждый из которых имеет 48 основных и 4 вспомогательных ядра и работает на частоте 2,2 ГГц. На операциях типа INT8 Fugaku развивает 4,3 экзаопа, в более привычных единицах FP16 (половинная точность) результат также вызывает уважение — 2,15 экзафлопа. Но, повторимся, удельная производительность у Fugaku не рекордная.
Хотя производительность в INT8 хороша сама по себе и ненамного ниже производительности суперкомпьютера Saturn V, использующего различные ускорители NVIDIA Tesla от P100 до A100. Но при равных 4,3 экзаопах затраты на машину типа Saturn V составят всего 860 серверов и $171 миллион. Это в 5,3 раза дешевле Fugaku. Впрочем, когда речь заходит о простоте программирования, решение Fujitsu выигрывает.
Цифры в режимах FP32 и FP64 скромнее, они составляют 1,07 экзафлопс и 537 петафлопс соответственно, что, впрочем, всё равно достаточно серьёзный показатель. Общий объём оперативной памяти составляет 4,85 Пбайт, причём это быстрая память HBM2 с пропускной способностью более 1 Тбайт/с. Совокупная же скорость составляет внушительные 163 Пбайт/с.
Зарубежные обозреватели, в частности, Next Platform, не без оснований считают Fugaku сбалансированной машиной, сочетающей в себе в нужных пропорциях вычислительную мощность, производительность системы межсоединений и пропускную способность оперативной памяти.
Не всё так плохо даже с удельной производительностью: прототип Fugaku в прошлом году показал 16,78 Гфлопс на Ватт, что оказалось быстрее кластеров на базе Tesla V100 с их пиковыми 15,77 Гфлопс на Ватт, и тем более, быстрее «чистых» систем на базе Xeon SP Gold с 5,84 Гфлопс на Ватт. Скорее всего, NVIDIA с выпуском A100 возьмёт реванш, особенно на вычислениях двойной точности и возглавит первое место в рейтинге Green500, но Fugaku, как только пройдёт финальные тесты, ответит на это доминированием в HPCG и Graph500.
Тем не менее, очевидно, что будущее за гибридными решениями, сочетающими в себе ЦП, ГП и иные специализированные ускорители. Более точно об этом можно будет рассказать в 2021 году, когда Fugaku выйдет на полную мощность официально. В настоящее время, как уже было сказано, он находится в процессе подключения к битве против COVID-19. Это будет серьёзное подспорье и остаётся лишь похвалить Fujitsu, сумевшую досрочно запустить столь серьёзный проект, несмотря на все проблемы с логистикой и производством, которые были вызваны эпидемией.
На Fugaku запущено уже пять проектов, связанных с COVID-19. Среди них симуляция воздушно-капельных процессов заражения, поиск кандидатов в лекарства против коронавируса, анализ белков SARS-CoV-2, статистический анализ распространения заболевания в Японии, а также оценка влияния эпидемии на экономику страны в период карантина.
