Tytan - najpotężniejszy superkomputer do badań naukowych

W tym miesiącu w Narodowym Laboratorium Oak Ridge w Tennessee zakończono prace nad Tytanem (ang. Titan), najszybszym na świecie superkomputerem przeznaczonym do otwartych badań naukowych, który pomoże w rozwiązywaniu najtrudniejszych wyzwań stawianych przed współczesną nauką.

Szczytowa wydajność obliczeniowa Tytana przekracza 20 petaflopsów (20 milionów miliardów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę), a 90 procent tej mocy zapewnia 18 668 procesorów graficznych Nvidia Tesla K20. Procesory te są oparte na architekturze Nvidia Kepler, najszybszej i najbardziej wydajnej architekturze obliczeniowej jaką kiedykolwiek stworzono.

Dzięki coraz szybszym superkomputerom, naukowcy nieprzerwanie przyśpieszają tempo z jakim dokonują kolejnych odkryć i tworzą nowe rozwiązania w wielu różnorodnych dziedzinach. Efektami ich prac są m.in. bardziej wydajne silniki, pojemniejsze oraz lżejsze akumulatory, leki przeciwko różnym chorobom czy też nowe modele zmian klimatycznych na Ziemi. Tytan to kamień milowy na drodze do obliczeń eksaskalowych, które będą możliwe po stworzeniu komputera o wydajności 1000 petaflopsów.

Superkomputer Tytan znajduje się w Narodowym Laboratorium Oak Ridge, które jest częścią laboratoriów naukowych Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych i działa jako system otwartych badań naukowych. Oznacza to, że zasoby superkomputera są dostępne dla naukowców akademickich, badaczy z laboratoriów rządowych oraz szerokiej gamy innych branż i mogą oni wykorzystywać Tytana do modelowania zjawisk fizycznych i biologicznych, osiągając wyniki szybciej, niż pozwalałby na to zwykły proces eksperymentowania.

Dzięki wysokiej wydajności energetycznej i optymalnych kosztów procesorów graficznych Tesla K20, Tytan jest ponad dziesięciokrotnie szybszy i pięciokrotnie bardziej energooszczędny od poprzednika, 2,3 petaflopsowego superkomputera Jaguar, zajmując tę samą powierzchnię użytkową. Gdyby laboratorium Oak Ridge zmodernizowało Jaguara poprzez tylko poprzez rozbudowę architektury procesorów centralnych (CPU), system byłby czterokrotnie większy i zużywałby ponad 30 megawatów mocy.

- Dzięki zbudowaniu Tytana w oparciu o procesory graficzne Tesla, laboratorium Oak Ridge może pracować z niesamowicie złożonymi, doskonale skalującymi się aplikacjami, co potwierdza słuszność stosowania akceleracji obliczeń przy rozwiązywaniu największych problemów naukowych. Taka wydajność, moc i opłacalność jest po prostu niemożliwa do osiągnięcia za pomocą tradycyjnych architektur wykorzystujących procesory centralne. Akceleracja obliczeń to najlepsze i najbardziej realistyczne podejście, które pozwoli osiągnąć wydajność na poziomie eksaskalowym w ciągu najbliższych 10 lat - powiedział Steve Scott, dyrektor ds. technologii w dziale akceleracji obliczeń przez procesory graficzne w firmie Nvidia.

Prace nad Tytanem rozpoczęto trzy lata temu, gdy laboratorium Oak Ridge podjęło decyzję o modernizacji systemu Jaguar, poprzedniej wersji systemu do otwartych badań naukowych, a także byłego lidera listy najpotężniejszych superkomputerów na świecie. Modernizacja obejmuje montaż akceleratorów graficznych Tesla K20, wymianę modułów obliczeniowych przekształcającą 200 szaf w superkomputery Cray XK7, a także 710 terabajtów pamięci.

- Rozwój nauki i technologii zawsze był naszym głównym celem, a Tytan to przełomowe narzędzie, które pozwoli naukowcom z całego świata wykorzystać procesory graficzne w celu osiągnięcia nowych przełomów. Nowe akceleratory graficzne Tesla cechują się wysoką wydajnością i energooszczędnością, dzięki której Tytan mógł zostać rozbudowany w takiej skali, aby osiągając ogromną wydajność nie konsumował tyle energii, co małe miasto - podsumował Jeff Nichols, wicedyrektor laboratorium obliczeniowego w Oak Ridge National Laboratory.