211service.com
Inteligentniejszy superkomputer
Pomimo całej mocy dzisiejszych superkomputerów, żaden nie jest wystarczająco potężny, aby uruchomić algorytmy prognozujące przyszłą pogodę z dokładnością do kilometra – rozdzielczość, która pozwoliłaby naukowcom modelować zachowanie chmur, poprawiając ogólną dokładność modeli klimatycznych i umożliwiając podejmowanie lepszych decyzji politycznych dotyczących globalnego ocieplenia. Ale teraz naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory w Berkeley w Kalifornii zaprojektowali nowy typ superkomputera, który może być wystarczająco wydajny, aby uruchamiać modele z dokładnością do kilometra. Ponadto proponowany superkomputer, który wykorzystuje technologię projektowania chipów z telefonów komórkowych i odtwarzaczy MP3, byłby setki razy bardziej energooszczędny niż jakikolwiek inny superkomputer, co czyni go bardziej opłacalnym w eksploatacji.
Testowe uruchomienie: Naukowcy symulują układ jednego z 20 milionów procesorów, które zostaną użyte do zbudowania energooszczędnego superkomputera, który może modelować zmiany klimatyczne z rozdzielczością kilometrową.
W tej chwili, w przypadku superkomputerów, pieniądze są przeszkodą w budowaniu większego systemu do rozwiązywania większych problemów, mówi John Shalf , informatyk w Lawrence Berkeley National Laboratory. Przy użyciu dzisiejszej technologii superkomputer zdolny do obsługi modeli klimatycznych o wysokiej rozdzielczości wygenerowałby rachunek za energię w wysokości około 150 milionów dolarów rocznie, mówi Shalf. Ale budując superkomputer z procesorami, które są precyzyjnie dostrojone w celu oszczędzania energii, podobnie jak w podejściu stosowanym w branży elektroniki mobilnej, Shalf i jego współpracownicy spodziewają się, że będą w stanie uruchomić superkomputer za ułamek kosztów.
Superkomputer Berkeley jest częścią wysiłków naukowców zajmujących się klimatem, mających na celu zwiększenie mocy obliczeniowej w bardzo złożonych modelach klimatycznych. Na początku tego miesiąca Narodowe Centrum Badań Atmosferycznych w Boulder w stanie Kolorado ogłosiło, że użyje superkomputera IBM do przyjrzenia się skutkom zmian klimatycznych. Superkomputer Berkeley byłby jednak ogromnym ulepszeniem, ponieważ mógłby być znacznie bardziej energooszczędny.
Procesory ogólnego przeznaczenia, takie jak te w komputerach osobistych, stały się na tyle potężne i tanie, że wielu badaczy po prostu połączyło klastry tych standardowych procesorów do wykonywania intensywnych zadań obliczeniowych. Chociaż takie podejście sprawdza się w przypadku wielu problemów naukowych, zawodzi w przypadku modeli klimatycznych o wysokiej rozdzielczości: obliczenia wymagają po prostu zbyt dużej mocy.
Multimedialne
Zobacz naukowców omawiających nowe podejście do energooszczędnych superkomputerów.
Podczas gdy procesor ogólnego przeznaczenia jest zbudowany do obsługi szeregu operacji, na przykład procesor do iPoda jest wyspecjalizowany tylko do niewielkiej liczby zadań. Naukowcy z Berkeley wykorzystali oprogramowanie Tensilica, producenta chipów z Santa Clara w Kalifornii, który opracowuje chipy dla Motoroli, do zbudowania rdzenia zawierającego tylko niezbędne funkcje. Ponadto naukowcy zaprojektowali na zamówienie pamięć chipa i strukturę komunikacji między rdzeniami, aby zmniejszyć nieefektywność, minimalizując zużycie energii.
W sumie superkomputer będzie składał się z 20 milionów rdzeni przetwarzających. Naukowcy szacują, że z 32 rdzeniami na chipie wielkości pudełka zapałek, cały superkomputer wypełni przestrzeń wielkości połowy kortu tenisowego. Do końca roku naukowcy spodziewają się, że będą w stanie przeprowadzić symulację modelu klimatycznego na dziesiątkach rdzeni. Takie podejście pozwoli naukowcom zmienić sprzęt, aby lepiej pasował do modelu, a także zmodyfikować model, aby pasował do sprzętu. Zamiast budować komputer, a następnie rzucać na niego problem naukowy, przyglądamy się problemowi naukowemu i budujemy komputer, który będzie do niego pasował, mówi Shalf.
Specjalistyczny model klimatyczny, który został zbudowany przez naukowców z Colorado State University, dzieli kulę ziemską na 20 milionów komórek – po jednej na każdy procesor – i będzie w stanie śledzić ruch systemów burzowych i frontów pogodowych. Chmury są najsłabiej symulowanymi częściami systemu klimatycznego, mówi Michael Wehner, badacz klimatu z laboratorium w Berkeley. A to ma wiele konsekwencji.
Obecnie modele klimatyczne szacują zachowanie chmur w rozdzielczości setek kilometrów. Oznacza to, że podobne modele klimatyczne dają drastycznie różne wyniki. Co więcej, modele o wyższej rozdzielczości są ważne przy podejmowaniu decyzji politycznych na poziomie regionalnym, mówi Wehner. Na przykład rządy mogą decydować o przeniesieniu upraw, planowaniu większej ilości wody podczas potencjalnych przyszłych susz lub poprawie infrastruktury w nadmorskich miastach. Udoskonalone modele powinny ułatwić uzasadnienie tych decyzji, mówi Wehner.
Mimo to nie jest jasne, czy projekt superkomputera naukowców z Berkeley rzeczywiście zaoszczędzi pieniądze w dłuższej perspektywie, ponieważ koszty projektowania i produkcji mogą sięgać milionów dolarów. A gdy naukowcy zagłębiają się w testowanie projektu, mogą pojawić się wyzwania związane z projektowaniem systemu komunikacji między chipami. Problem, gdy łączysz wiele [rdzeni], polega na tym, że często występują nieefektywne ich agregowanie, mówi Mark Horowitz , profesor elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Stanforda w Palo Alto w Kalifornii. To naprawdę ciekawy pomysł, mówi, ale nie jest jasne, czy odniesie sukces, czy nie.