2 superkomputery Cyfronetu na liście TOP500 – najszybszych komputerów świata

Jesienna lista TOP500 (top500.org) to już szóste notowanie, na którym znajduje się więcej niż jeden superkomputer ACK Cyfronet AGH. Dodatkowo, komputery Cyfronetu znalazły się na liście Green500 - najbardziej efektywnych energetycznie superkomputerów.

Athena - najszybszy superkomputer w Polsce

Athena to obecnie flagowy system Cyfronetu, osiągający teoretyczną moc obliczeniową ponad 7,7 PetaFlopsów (7.709 TeraFlopsów), co zapewniło maszynie zajęcie 113 miejsca na listopadowej liście TOP500 oraz sprawia, że jest to nadal najszybszy superkomputer w Polsce.

Zainstalowany w 2021 roku superkomputer dostarcza polskiemu środowisku naukowemu i gospodarce najnowocześniejszych zasobów obliczeniowych opartych na procesorach CPU i na akceleratorach GPGPU najnowszej generacji wraz z niezbędnym podsystemem składowania danych opartym o bardzo szybkie pamięci flash. Konfiguracja Atheny obejmuje: serwery z procesorami AMD EPYC (w sumie 6.144 rdzenie obliczeniowe CPU) oraz 384 karty GPGPU NVIDIA A100. Niezbędnym elementem umożliwiającym wykorzystanie tak dużej mocy obliczeniowej w efektywny sposób jest zapewnienie wysokowydajnej sieci wewnętrznej superkomputera (Infiniband HDR o przepustowości 4 x 200 Gb/s na serwer) oraz bardzo szybkiego podsystemu dyskowego. Jest on zbudowany w oparciu o otwarte oprogramowanie Lustre, używane również w systemach dyskowych superkomputerów Prometheus i Zeus, oraz dedykowane serwery dyskowe wyposażone w pamięci flash w standardzie NVMe. System został zintegrowany z infrastrukturą PLGrid.

Architektura Atheny wychodzi naprzeciw potrzebom użytkowników superkomputerów Cyfronetu, którzy wykorzystują infrastrukturę obliczeniową zarówno do wykonywania standardowych wysokowydajnych symulacji naukowych, jak i do stosowania metod sztucznej inteligencji (AI) i uczenia maszynowego (ML) w badaniach z zakresu medycyny, farmakologii, biologii, chemii, fizyki oraz wielu innych dziedzin nauki. Moc obliczeniowa Atheny dla obliczeń AI to prawie 240 PetaFlopsów!

Ares – wojownik dla nauki

Uruchomiony w 2021 roku superkomputer Ares jest zbudowany z serwerów obliczeniowych z procesorami firmy Intel (model Xeon Platinum), podzielonych na trzy grupy:

• 532 serwery wyposażone w 192 GB pamięci RAM,
• 256 serwerów wyposażonych w 384 GB pamięci RAM,
• 9 serwerów, każdy posiadający 8 kart NVIDIA Tesla V100.

Sumaryczna, teoretyczna wydajność części CPU to ponad 3,5 PetaFlopsów (3.510 TeraFlopsów), a części GPU to ponad 500 TeraFlops. Aresa wspomaga również system dyskowy o pojemności ponad 11 PB. Do przesyłania danych używana jest sieć typu InfiniBand EDR. Superkomputer posiada 37.824 rdzenie obliczeniowe oraz 147,7 TB pamięci RAM. Na listopadowej liście TOP500 Ares zajął pozycję nr 323.

Prometheus opuścił listę TOP500

Pracujący w ACK Cyfronet AGH Prometheus od momentu uruchomienia w 2015 roku, aż do poprzedniej (czerwcowej) edycji był niezmiennie notowany na liście TOP500 najszybszych superkomputerów świata (15 razy). W 2015 roku Prometheus zajął 38 miejsce, a na ostatnim ze swoich notowań 475 lokatę. Utrzymanie się w ostatnich latach na liście TOP500 zapewniła mu moc obliczeniowa 2,65 PetaFlops, której osiągnięcie było możliwe przede wszystkim dzięki użyciu wydajnych serwerów platformy HP Apollo8000 i połączeniu ich superszybką siecią InfiniBand o przepustowości 56 Gb/s. Superkomputer posiada 53.748 rdzeni obliczeniowych (energooszczędnych i wydajnych procesorów Intel Haswell oraz Intel Skylake) oraz 283,5 TB pamięci operacyjnej w technologii DDR4. Serwery obliczeniowe klastra chłodzone są bezpośrednio cieczą co zapewnia wysoką energooszczędność. Do Prometheusa dołączone są dwa systemy plików o łącznej pojemności 10 PB i szybkości dostępu 180 GB/s. Wyposażony jest również w karty NVIDIA Tesla z procesorami graficznymi GPGPU.

Światowa czołówka wydajności energetycznej

Równolegle do ogłoszenia listy TOP500 superkomputerów o największej mocy publikowana jest lista Green500 superkomputerów o najwyższej wydajności energetycznej, obliczanej jako współczynnik ilości operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę (mocy obliczeniowej superkomputera) do poboru energii: GFlops/W. Szczególnym sukcesem jest zajęcie w obecnym rankingu przez Athenę 17 miejsca na liście Green500 najbardziej efektywnych energetycznie superkomputerów świata. Ta pozycja świadczy o doskonałym stosunku udostępnianej mocy obliczeniowej do poboru energii elektrycznej. Na liście Green500 nie zabrakło też Aresa, który znalazł się w pierwszej setce, na 94 miejscu.

Obliczenia naukowe z różnych dziedzin

Naukowcy prowadzący badania z wykorzystaniem infrastruktury Cyfronetu reprezentują wiele dziedzin. Zaawansowane modelowanie i obliczenia numeryczne są wykorzystywane głównie w zakresie: chemii, biologii, fizyki, medycyny i technologii materiałowej, a także astronomii, geologii, ochrony środowiska. Tematy badawcze dotyczą między innymi: analizy dynamicznej ceramicznych materiałów kompozytowych, modelowania i optymalizacji prototypu energooszczędnego pojazdu napędzanego wodorowym ogniwem paliwowym, symulacji dynamiki molekularnej elektrolitów dla ogniw jonowych czy użycia metod kwantowych do analizy obrazów. Naukowcy prowadzą również badania ekspresji genów u dorszy z Morza Bałtyckiego, badania oddziaływania peptydów fuzyjnych wirusa grypy z błonami lipidowymi, analizy wpływu podziemnego zatłaczania płynów na spadki naprężeń indukowanych wstrząsów sejsmicznych oraz badania procesów mikrofizycznych w plazmie kosmicznej. Superkomputery w Cyfronecie dostępne w ramach infrastruktury PLGrid są również wykorzystywane na potrzeby fizyki wysokich energii (projekty ATLAS, LHCb, ALICE i CMS), astrofizyki (CTA, LOFAR), nauk o Ziemi (EPOS), europejskiego źródła spalacyjnego (ESS), biologii (WeNMR) oraz nauk humanistycznych i społecznych (CLARIN).

Polska na tle Europy i świata

Najszybszym superkomputerem na świecie po raz kolejny został ogłoszony Frontier, zainstalowany w Oak Ridge National Laboratory (ORNL) w USA. Frontier to pierwszy superkomputer, który przekroczył barierę 1 EksaFlops (10¹⁸) operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę, a jego teoretyczna moc obliczeniowa to 1.685,65 PetaFlops (1,69 EksaFlops).

Z kolei najszybszym superkomputerem europejskim został ponownie superkomputer LUMI zbudowany dzięki współpracy 10 państw europejskich, w tym Polski. Na listopadowej liście TOP500 superkomputer LUMI znalazł się na 3 miejscu, tak jak poprzednio. Obecna teoretyczna moc obliczeniowa superkomputera LUMI to 429 PetaFlops. Polscy naukowcy mogą uzyskać dostęp do superkomputera LUMI za pośrednictwem Infrastruktury PLGrid. Działania w tym zakresie są koordynowane przez ACK Cyfronet AGH. Więcej informacji na ten temat na stronie: https://cyfronet.pl/lumi.

Polskie superkomputery na liście TOP500

W obecnej edycji listy TOP500 znalazły się 3 superkomputer z Polski. Pełne zestawienie zajętych miejsc wraz z wartościami mocy obliczeniowej przedstawia się następująco:

• 113 – Akademickie Centrum Komputerowe Cyfronet AGH, Athena (7710 TFlops)
• 158 – Poznańskie Centrum Superkomputerowo Sieciowe IChB PAN, Altair (5880 TFlops),
• 323 – Akademickie Centrum Komputerowe Cyfronet AGH, Ares (3510 TFlops).

Wykorzystaj moc superkomputerów w badaniach naukowych

Superkomputery umożliwiają znaczące skrócenie czasu wykonywania obliczeń do kilku godzin lub tygodni, które przy użyciu pojedynczych komputerów często zajęłyby wiele lat (w konkretnych rzeczywistych przypadkach ponad 150, 700 czy nawet 1000 lat). Użytkownicy Cyfronetu korzystają z profesjonalnego wsparcia – od szkoleń aż po indywidualne konsultacje z ekspertami. Informacje dotyczące zasobów Cyfronetu i podejmowanych działań są dostępne na stronie https://cyfronet.pl, natomiast spis usług w ramach Infrastruktury PLGrid znajduje się w Katalogu Aplikacji. Serdecznie zapraszamy do rejestracji w Portalu PLGrid i korzystania z wielu unikatowych usług.