Energiafogyasztása 10 ezer háztartáséval vetekszik és kutatók a James Webb űrtávcsőhöz hasonlítják – nem egy új rádióteleszkóp hálózatról vagy a CERN részecskegyorsítójáról van szó, hanem az amerikai Oak Ridge Nemzeti Laboratórium büszkeségéről, a Frontierről, amely a világ első exaskálájú szuperszámítógépe.
A 2022 decemberében átadott, másodpercenként több mint egytrillió (1018) műveletre képes Frontiert másfél éve használhatja a tudományos közösség. Az ezalatt összegyűlt tapasztalatokról és a hihetetlen számítási kapacitásában rejlő tudományos lehetőségekről szeptember elején írt a Nature hírportálja.
Évekbe telt, amíg a szuperszámítógépek terén több évtizedes tapasztalttal bíró tennessee-i kutatóintézet és iparági partnerei a tervezőasztaltól eljutottak a Frontier beüzemeléséig. A 2019-ben meghirdetett projekt megvalósulását, amint azt egy tavaly készített film bemutatja, egy sor tényező akadályozta, és még az utolsó pillanatban is úgy tűnt, hogy a befektetett 600 millió dollár és rengeteg munkaóra ellenére a szuperszámítógép nem lesz képes a kitűzött határidőig elérni az exaskálájú számítási teljesítményt.
A mérnökök végül sikerrel jártak, és 2022 májusában hivatalosan is a Frontier lett a világ leggyorsabb szuperszámítógépe, amely manapság másodpercenként 1,2 trillió lebegőpontos műveletet (exaFLOPS) tud lebonyolítani. A gép 74 hatalmas szekrényben elhelyezett több mint 9400 számítási csomópontból (node) áll, amelyek mindegyike egy 64 magos AMD Epyc 7713 processzort, 512 gigabájt RAM memóriát, négy AMD Instinct MI250X grafikus kártyát, és 4 terabájt tárhelyet tartalmaz.
Az Egyesült Államok nemzeti laboratóriumhálózatát felügyelő Energiaügyi Minisztérium (DOE) két évvel ezelőtt azt közölte, hogy az exaskálájú szuperszámítógépet civil tudományos célokra, többek közt éghajlatkutatásra, valamint új energiaforrások, köztük fúziós reaktorok fejlesztéséhez szükséges anyagtudományi vizsgálatokra használják majd.
Mihez kezd a Frontier 155 milliárd vízmolekulával?
„A Frontier nem különbözik a James Webb űrtávcsőtől. Ugyanúgy tudományos műszerként kellene tekintenünk rá” – mondta a Nature hírportáljának Dilip Asthagiri, az Oak Ridge biofizikusa. Asthagiri és kollégája, Nick Hagerty számítástudományi mérnök a szuperszámítógéppel májusban egy parányi vízcseppet szimulált, aminek mérete az emberi hajszál szélességének egytizede volt.
A kocka alakú régióban így is több mint 155 milliárd vízmolekula – közel félbillió atom – bújt meg, így ez volt a valaha lefuttatott legnagyobb atomi szintű szimuláció. „Ezt azért csináltuk, hogy feszegessük a gép határait” – mondta Asthagiri. A szimuláció olyan kísérletek korai előfutárának tekinthető, amik elvezethetnek az élő szervezeteket felépítő sejtek atomi skálájú modellezéséhez. A kutatók célja egyelőre ennél szerényebb, csak sejtszervecskéket szeretnének szimulálni, hogy azok eredményeit össze lehessen vetni laboratóriumi kísérletekkel.
A Frontier a DOE reményeivel összhangban a klímakutatás terén is áttöréseket ér el. Az Oak Ridge éghajlatkutatója, Matt Norman és kollégái tavaly a Frontierrel futtattak le egy 3,25 kilométeres felbontású globális klímamodellt. A modellbe betáplálták a felhők komplex mozgásából eredő hatásokat, amelyek még kisebb léptékekben játszódnak le, és fontos hatással vannak a Föld légkörében zajló energiaáramlásra. „Az egész Frontier kellett ahhoz, hogy ez sikerüljön” – mondta Norman.
A szakemberek által kifejlesztett klímamodell hasonló felbontás és a felhők hatásainak figyelembevétele mellett sokkal lassabban adna eredményt más szuperszámítógépeken, márpedig ahhoz, hogy a gyakorlatban is használni lehessen, naponta legalább egy évnyi előrejelzést el kell készítenie. A Frontier simán képes erre, és Normanék klímamodelljével 24 óránként 1,26 évnyi szimuláción rágja át magát. Ez a kutatók szerint elegendő ahhoz, hogy a korábbinál megbízhatóbb, 50 éves előrejelzéseket készítsenek.
