• Новости
• Блоги
• Аналитика
• Новости компаний
• В СНГ и в мире
• Анонсы

Суперкомпьютер «Говорун» и теория Большого взрыва

Вступил в строй первый за последние четыре года российский суперкомпьютер.

Торжественная церемония запуска высокопроизводительного вычислительного комплекса имени российского ученого Николая Говоруна прошла 27 марта в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне. Пиковая производительность нового вычислительного комплекса теоретически оценивается в 1000 ТФлопс. По словам замминистра образования и науки академика РАН Григория Трубникова, суперкомпьютер войдет в Топ-500 самых мощных суперкомпьютеров мира.

Это значимое событие для нашей страны. В последнее время в России в области суперкомпьютеров наблюдался определенный застой. В 2014 году в Топ-500  попал развернутый компаниями Supermicro и Niagara Computers в Нижегородском государственном университете вычислительный комплекс GPU Blade Claster (289 ТФлопс). На этом все остановилось. Возникли сложности на международной арене, резко вырос курс рубля, государству стало не до суперкомпьютеров. Российские эксперты с тревогой констатировали уменьшение количества суперкомпьютеров в стране, указывая, что высокопроизводительные комплексы – база экономики будущего, основанной на знаниях.

Немного об архитектуре

Суперкомпьютер «Говорун» состоит из двух частей. Первая -- решение «РСК Торнадо», предназначенное для проведения высокопроизводительных параллельных вычислений. Вычислительная система разработана специалистами российской группы РСК. В машинном зале ОИЯИ установлено два шкафа «РСК Торнадо» с системой прецизионного жидкостного охлаждения. В настоящее время используется один шкаф. Руководитель отдела внедрения и эксплуатации компании РСК Юрий Мигаль пояснил, что в нем установлены устройства двух типов:  21 узел на базе 72-ядерного процессора Intel Xeon Phi 7290 с базовой тактовой частотой 1,5 ГГц и 96 Гб оперативной памяти и 40 вычислительных узлов с двумя 18-ядерными процессорами Intel Xeon Gold  6154 с максимальной тактовой частотой (технология Turbo Boost) 3,7 ГГц и192 Гб оперативной памяти в каждом.

К каждому узлу подведена система жидкостного охлаждения, причем температура хладоносителя на входе в вычислительные узлы составляет +45 градусов Цельсия. Работа в режиме «горячая вода» дает возможность круглый год использовать сухие градирни, работающие при температуре окружающего воздуха, что позволяет избавиться от фреонового контура и чиллеров. Представители компании РСК утверждают, что PUE системы составляет менее 1,06, то есть на охлаждение расходуется менее 6% всего потребляемого электричества.

Для высокоскоростной передачи данных между вычислительными узлами используется технология Intel Omni-Path, обеспечивающая скорость коммутации до 100 Гбит/с. Она реализована на 48-портовых коммутаторах  c  жидкостным охлаждением Intel Omni-Path Edge Switch 100 Series.

Вторая часть суперкомпьютера, предназначенная для решения задач искусственного интеллекта, Machine Learning и Deep Learning, построена на архитектуре Nvidia Volta. В стойке установлено пять блоков DGX-1, использующих по восемь процессоров NVIDIA Tesla V100, которые обеспечивают сверхвысокую скорость  работы нейронных сетей.  В решении применяется традиционное  воздушное охлаждение с  изоляцией холодного коридора.  Поставку оборудования и налаживание кластера на платформе NVIDIA выполнил системный интегратор IBS Platformix.

Задачи между двумя частями вычислительного комплекса «Говорун» распределяет кластер HibriLit. Помимо суперкомпьютера в гетерогенную вычислительную платформу HibriLit входит учебно-тестовый полигон, включающий десять тестовых вычислительных узлов.

Тайны рождения Вселенной

С помощью ускорителей можно в лабораторных условиях создавать экстремальные температуры и плотности, при которых существовала Вселенная первые мгновения после Большого взрыва, когда из кварк-глюонной плазмы образовались протоны и нейтроны, а затем и известные нам атомы. Провести моделирование жизни ранней Вселенной.

Для изучения процесса фазового перехода от кварк-глюонной плазмы к протонам и нейтронам в ОИЯИ в Дубне строится коллайдер NICA,  базовую конфигурацию которого  планируется запустить в 2020 году.

В детекторе любого коллайдера происходит столкновение встречных пучков частиц высоких энергий, и во все стороны летят миллиарды событий – результатов взаимодействий частиц. Из этого огромного количества событий нужно выделить нужные, предсказанные теоретиками. В ускорителе NICA – найти частицы и события, свидетельствующие о возникновении смешанного фазового состояния ядерной материи.  Фактически – состояния ранней Вселенной.

Современные научные исследования в области физики элементарных частиц, как правило, проходят в два этапа. На первом теоретики разрабатывают модель, планируют эксперимент и рассчитывают ожидаемые результаты, на втором – проводят эксперимент и проверяют правильность построенных моделей.

«То, что мы будем делать на NICA, нужно сначала проиграть на компьютере. Только так мы сможем понять, что там происходит», – пояснил директор лаборатории теоретической физики ОИЯИ член-корреспондент РАН Дмитрий Казаков. Суперкомпьютер будет использоваться для решения задач квантовой хромодинамики на пространственно-временной решетке. При этом непрерывные временные процессы дискретизируются. Чем меньше шаг дискретизации, тем точнее модель, но больше объем вычислений. Эти задачи хорошо распараллеливаются, что позволит эффективно использовать «Говорун».

С помощью реализованных на второй части суперкомпьютера технологий Machine Learning можно обучить  нейронную сеть распознавать  события – результаты взаимодействий частиц после столкновения и искать среди них подтверждения теоретической модели.

Открытие бозона Хиггса  стало самым ярким достижением экспериментальной физики последних лет. Ученые предсказали его существование, смоделировали ситуацию, при которой можно выявить свидетельства его распада, а затем построили Большой адронный коллайдер и проверили расчеты экспериментально. Искать предсказанные треки частиц распада бозона Хиггса было сложнее, чем иголку в стоге сена, тем не менее современные вычислительные мощности позволили это сделать. Скорее всего и коллайдер NICА сможет приоткрыть секреты возникновения Вселенной. Во всяком случае, с запуском суперкомпьютера в Дубне шансы на это повышаются.

Оставить свой комментарий:

Комментарии по материалу