Малышка на квинтиллион
Почему от гонки суперкомпьютеров зависит будущее целых отраслей
Суперкомпьютер — это далеко не только инструмент ученых-энтузиастов. На японском Fugaku моделируют турбулентность плазмы в магнитных ловушках, приближая человечество к управляемому термоядерному синтезу. На американском Summit строят атомистические модели мембран для опреснения воды. А первый в мире экзафлопсник (то есть машина с мощностью квинтиллион операций в секунду) Frontier, запущенный в 2022 году, почти с ходу помог создать новое поколение чипов для нового поколения суперкомпьютеров. Драйвер рынка сегодня — мощности для ИИ. Россия пока находится на обочине этой индустрии.
Экзафлопсная конкуренция
Технологически первый электронный компьютер ENIAC был создан в США в 1947 году для выполнения расчетов, связанных с созданием водородной бомбы, напомнил заведующий кафедрой, профессор Московского института электроники и математики им. А. Н. Тихонова НИУ ВШЭ Лев Щур. И до сих пор самые мощные суперкомпьютеры находятся в национальных лабораториях США, подведомственных Министерству энергетики, уточнил он.
По устройству современный суперкомпьютер представляет собой тысячи вычислительных узлов, связанных сверхбыстрой сетью в единый кластер. То есть это большое количество устройств, способных работать как единая система и решать одну очень сложную задачу. Единица измерения производительности — флопс (Floating-point operations per second, FLOPS), то есть операция с плавающей запятой в секунду.
Десять лет назад, в 2016 году, самый мощный суперкомпьютер мог выполнять 93 квадриллиона (10 в 15-й степени) операций в секунду. Это была китайская машина Sunway TaihuLight. Современные лидеры работают в экзафлопсном диапазоне: 10 в 18-й степени операций ежесекундно. Экзафлопсный барьер пал в 2022 году с появлением Frontier. Сейчас таких систем уже три.
Следующий рубеж, зеттафлопс (тысяча экзафлопсов), может быть взят к 2030–2035 году, прогнозирует отраслевое издание DCD. По крайней мере такие планы есть у Японии.
Лидер наиболее авторитетного рейтинга суперкомпьютеров Top500 — американский El Capitan мощностью 1,74 экзафлопса, работающий в Ливерморской национальной лаборатории. Он стоит на вершине 70-летней эволюции. Издание Busines Insider в 2019 году сообщало, что стоимость компьютера составляет $600 млн, но значительная часть бюджета приходится не на процессоры, а на сеть между узлами, охлаждение и энергоснабжение. Так как с 1992 года США отказались от ядерных испытаний, El Capitan позволяет создавать компьютерные симуляции взрывов: берет на себя расчеты, которые раньше требовали физических тестов. По информации на сайте Ливерморской лаборатории, он моделирует поведение ядерных материалов, проверяет стабильность и прогнозирует работу оружейных систем. Это помогает поддерживать надежность вооружения и снизить риски, связанные с его хранением.
Легенды советского прошлого
Сегодня Россия фактически не участвует в гонке суперкомпьютеров. Но СССР был одним из лидеров.
Большая электронно-счетная машина БЭСМ-6, созданная под руководством академика Лебедева в 1960-х, была одной из самых мощных машин в мире. БЭСМ-6 умела выполнять 1 млн операций в секунду, что на тот момент считалось прорывным показателем. Система стоила 2,5 млн руб. В справке Политехнического музея говорится, что во время совместного полета «Союз–Аполлон» в 1975 году БЭСМ-6 обрабатывала телеметрию и делала это быстрее американского коллеги CDC.
В 1970–1980-х в СССР появились «Эльбрусы», выполнявшие до 12 млн операций в секунду. Они использовались в целях противоракетной обороны и ядерного комплекса. Позже эти разработки легли в основу современных процессоров «Эльбрус», выпускаемых компанией МЦСТ (в конце 2024 года компания была передана во внешнее управление НПЦ «Элвис», писали «Ведомости»).