4.3 Szuperszámítógépek

A szuperszámítógépek a világ legnagyobb teljesítményű, nem-elosztott számítógépes rendszerei. A hatalmas, direkt erre a célra kialakított termekben, épületekben elhelyezett hihetetlen teljesítménnyel rendelkező számítógépek használati köre nagyon változatos. Alkalmazzák őket pl.

  • a klímaváltozás modellezésére,
  • időjárási előrejelzések számítására,
  • az óceánok modellezésére,
  • ipari felhasználásra,
  • űrkutatási feladatokra,
  • katonai célokra, pl. atomrobbantások szimulálására,
  • genetikai modellezésre stb.

A Top500 (top500.org) projekt osztályozza és részletesen elemzi a világon fellelhető 500 legnagyobb teljesítményű, szuperszámítógépes rendszert. A tervezet 1993-ban indult és kétszer egy évben közzéteszi a szuperszámítógépek frissített listáját. A listát vezető szuperszámítógép szinte évről-évre változik. A jelenlegi top10-es szuperszámítógép listáját a következő táblázat mutatja.

Helyezés

Név

Magok száma

Rmax (TFlop/s)

Rpeak (TFlop/s)

1

Supercomputer Fugaku - Supercomputer Fugaku. A64FX 48C 2.2GHz. Tofu interconnect D. Fujitsu, RIKEN Center for Computational Science. Japán

7.299.072

415.530,0

513.854,7

2

Summit - IBM Power System AC922. IBM POWER9 22C 3.07GHz. NVIDIA Volta GV100. Dual-rail Mellanox EDR Infiniband. IBM. DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory, Amerikai Egyesült Államok

2.414.592

148.600,0

200.794,9

3

Sierra - IBM Power System AC922. IBM POWER9 22C 3.1GHz. NVIDIA Volta GV100. Dual-rail Mellanox EDR Infiniband. IBM / NVIDIA / Mellanox. DOE/NNSA/LLNL, Amerikai Egyesült Államok

1.572.480

94.640,0

125.712,0

4

Sunway TaihuLight - Sunway MPP. Sunway SW26010 260C 1.45GHz. Sunway. NRCPC. National Supercomputing Center in Wuxi. Kína

10.649.600

93.014,6

125.435,9

5

Tianhe-2A - TH-IVB-FEP Cluster. Intel Xeon E5-2692v2 12C 2.2GHz. TH Express-2. Matrix-2000. NUDT, National Super Computer Center in Guangzhou. Kína

4.981.760

61.444,5

100.678,7

6

HPC5 - PowerEdge C4140. Xeon Gold 6252 24C 2.1GHz. NVIDIA Tesla V100. Mellanox HDR Infiniband. Dell EMC, Eni S.p.A. Olaszország

669.760

35.450,0

51.720,8

7

Selene - DGX A100 SuperPOD. AMD EPYC 7742 64C 2.25GHz. NVIDIA A100. Mellanox HDR Infiniband. Nvidia. NVIDIA Corporation.
 Amerikai Egyesült Államok

272.800

27.580,0

34.568,6

8

Frontera - Dell C6420. Xeon Platinum 8280 28C 2.7GHz. Mellanox InfiniBand HDR. Dell EMC. Texas Advanced Computing, Center/Univ. of Texas.  Amerikai Egyesült Államok

448.448

23.516,4

38.745,9

9

Marconi-100 - IBM Power System AC922. IBM POWER9 16C 3GHz. Nvidia Volta V100. Dual-rail Mellanox EDR Infiniband. IBM. CINECA. Olaszország

347.776

21.640,0

29.354,0

10

Piz Daint - Cray XC50. Xeon E5-2690v3 12C 2.6GHz. Aries interconnect. NVIDIA Tesla P100. Cray/HPE, Swiss National Supercomputing Centre (CSCS). Svájc

387.872

21.230,0

27.154,3

26. ábra - A világ jelenlegi top10 szuperszámítógépe (2020)

A listában a szuperszámítógépeket az Rmax értékeik alapján rangsorolják. Egyenlő Rmax (elméleti maximális) teljesítményértékek esetén az Rpeak (tényleges maximális) érték határozza meg a sorrendet. A sebességet TFLOPs-ban (Tera Floating-point Operations Per Second, billió [1012] lebegőpontos művelet/másodperc) mérik. Jól látszik, hogy a táblázatban szereplő 10 leggyorsabb szuperszámítógép már egy teljes nagyságrenddel nagyobb sebességre képes (PFLOPS, Peta Flop/s, billiárd [1015] lebegőpontos művelet/másodperc).

A jelenleg leggyorsabb japán Fugaku 415,5 billiárd számítást végez valós számokkal másodpercenként. Megépítése 1,2 milliárd amerikai dollárba került.

27. ábra

27. ábra - A japán Fugaku, a jelenlegi leggyorsabb szuperszámítógép

ÉRDEKESSÉGEK ÉS ORVOSI HASZNÁLAT

A COVID-19 fertőzőtt betegek genetikai vizsgálata, amelyet a Summit szuperszámítógép hajtott, egy lépéssel előre vitt annak megértésében, hogy az új koronavírus hogyan okozza a betegséget. Eredményei rámutattak arra, hogy a bradikinin, ami egy természetes kémiai vegyület (szabályozza a vérnyomást) megmagyarázhatja a COVID-19 számos aspektusát és néhány tünetét. Az eredmények rávilágíthatnak arra, hogy a vírus miért okoz vaszkuláris problémákat egyes betegeknél, a stroke-tól a bőr vagy a lábujjak gyulladásáig. A vizsgálatok továbbá új lehetséges terápiákat jelezhetnek a legsúlyosabb tünetek kezelésére. [9]

Egy másik vizsgálatban, a Fugaku szuperszámítógép segítségével végzett számítógépes szimulációk a galandféreg és más paraziták kezelésére szolgáló gyógyszereket határozták meg, mint lehetséges jelölteket a COVID-19 fertőzés ellen. [10]

Számos példát találhatunk olyan vizsgálatokra, amelyekben szuperszámítógépeket használnak hatékony gyógyszerek felfedezésére. Felépítik a biológiai molekulák, pl. baktériumok és vírusok által használt fehérjék háromdimenziós virtuális modelljeit, és szimuláljuk, hogy a különféle kémiai vegyületek hogyan lépnek kölcsönhatásba ezekkel a fehérjékkel. Vegyületetek ezreinek tesztelésével találják meg azokat, amelyek kötődnek egy célfehérjével. [11]

Egy korábbi projektben a Cray Y-MP szuperszámítógép segítségével matematikai modellt dolgoztak ki az inhalációs farmakológiai gyógyszerek bejuttatásának pontosítására légzőszervi megbetegedések (pl. cisztás fibrózis) kezelésében. A modell az emberi tüdő háromdimenziós leírásából, élettanilag reális légáram mintákból és a részecske lerakódási folyamatok leírásából áll. A szuperszámítógépes szimulációk azt mutatták, hogy az aeroszol polidiszperzitása, a páciens ventilációs paraméterei és a betegség okozta légúti struktúrák változásai jelentősen megváltoztathatják a lerakódási mintázatot és ezáltal a gyógyszerek eredendő hatékonyságát. [12]

Meg kell továbbá jegyeznünk, kisebb számítógépek (pl. PC-k, vagy akár olyan játékkonzolok, mint a Playstation) ezreiből felépített elosztott rendszerek összteljesítménye megközelítheti a szuperszámítógépek számítási sebességét.

Licensed under the Creative Commons Attribution Share Alike License 4.0