Kina superdatorernas supermakt

Tvåan på superdatorernas senaste Top500 lista heter Milky Way-2. Den finns i Guangzhou och byggs nu ut för att nå en beräkningskapacitet på 100 petaflops. Sveriges mest kraftfulla superdator, på mellan två och tre petaflops, upphandlas som bäst vid LiU.

Milky Way 2 byggs utMilky Way 2 byggs nu ut till 100 petaflops. Foto: Monica WestmanI november 2017 toppas Top500-listan över världens mest kraftfulla superdatorer av två kinesiska. Sunway TaihuLight i Wuxi och Milky Way-2 i Guangzhou, Linköpings vänort och samarbetspartner. Sent i höstas besökte en delegation från Linköpings universitet och Linköpings kommun Guangzhou, några av de universitet LiU har samarbetsavtal med samt det relativt nybyggda superdatorcentrumet.

Megacenter för högre utbildning

Nationellt superdatorcentrum ligger i Guangzhous megacenter för högre utbildning, en ö i floden Pearl som rymmer tio universitet. Huset är specialbyggt för centrumet och dessMilky Way 2Milky Way 2 Foto: Monica Westman superdator, finansierad i ett samarbete mellan provinsen Guangdong och staden Guangzhou. Värduniversitet är Sun Yat-Sen University. Just nu finns här runt 200 000 studenter på ön, men utbyggnaden på går för fullt. De tio universiteten delar på bland annat elproduktion, sjukhus, bibliotek och rekreationsanläggningar.

Det nationella superdatorcentrumet i Guangzhou stod klart för inflyttning i oktober 2013, en investering på sammanlagt 2,6 miljader renminbi (RMB, kallas också kinesiska yan, CNY, summan motsvarar cirka 3,2 miljarder svenska kronor). Själva superdatorn byggs av Kinas National University of Defense Technology (NUDT), det mesta är inhemsk teknik, och den kostar enligt vår kinesiske guide cirka 400 miljoner RMB.

Öppen för forskning

Likt de svenska superdatorerna är den öppen för forskare från alla delar av Kina. Milky Way-2 används i fler än 800 nationella forskningsprojekt, varav ett 40-tal från Guangdong-regionen. Här finns även stora internationella samarbeten med universitet i Europa, USA och Ryssland

Milky Way 2 800 forskningsprojekt delar på kapaciteten i Milky Way 2 Foto: Monica WestmanForskningsprojekten finns inom en stor bredd av områden som exempelvis klimat, väderprognoser, beräkningar av orkaner och andra väderfenomen i närområdet. Simulering av jordbävningar, beräkningar av mörk materia i universum, simuleringar av värmeflöden från jordens och andra planeters inre. Aerodynamik kring flygplan och snabbtåg. Forskning kring vind- och kärnkraft samt funktionella material. Bioinformatik, gen-reglering, medicinsk forskning liksom forskning kring smarta städer, data-mining och olika molntjänster.

Byggs ut till 100 petaflops

Milky Way-2 körs för fullt samtidigt som kapaciteten successivt ska öka från dagens 54,9 petaflops (54,9 1015 flyttalsoperationer per sekund) till ofattbara 100 petaflops, 100 biljarder flyttalsoperationer per sekund. Kartonger med nya delar ligger staplade i den gigantiska datorhallen där de 170 kabinetten står uppställda i sex sotsvarta limpor.

Lite mera siffror: energieffektiviteten i Milky Way-2, eller Tianhe-2 som är det kinesiska namnet, är 1,9 Gflops/W, en watt räcker alltså till 1,9 miljarder flyttalsoperationer per sekund. Maximala effektuttaget är 17,8 MW när alla drygt tre miljoner kärnor och 16 000 noder används. Den bästa energieffektiviteten i världen står annars de japanska superdatorerna för, den Milky Way 2Milky Way 2 Foto: Monica Westmanmest energieffektiva klarar lite drygt 17 GFlops/W.

Kina har idag världens största beräkningskapacitet inom sitt lands gränser. I Kina fanns i november 2017 inte mindre än 202 superdatorer på Top500-listan, medan USA har 143. Efter dem kommer Japan med 35, Tyskland med 20, Frankrike har 18 och Storbritannien 15.

Triolith får en efterföljare

– Det är intressant att se hur snabbt Kina fick fram egen teknik så snart USA slutade exportera processorer och annan elektronik till dem. I både Kina och USA utvecklas idag teknik som driver utvecklingen, kommenterar Niclas Andersson, teknisk chef för Nationellt Superdatorcentrum vid Linköpings universitet, NSC.

För att göra en liten jämförelse så har NSC:s nuvarande superdator Triolith 25 600 kärnor och 1600 noder. När alla körs samtidigt är den maximala effektförbrukningen 519 kW.

– Vi mäter energieffektiviteten i Gflop/J och Triolith ligger på 0,78 GFlop/J, säger Niclas Andersson. (1 Gflop/J = 1 Gflops/W)

Nationellt supderdatorcentrum en del av Linköpings universitetTillsammans med NSC:s föreståndare Matts Karlsson arbetar han som bäst med upphandlingen av nästa generations superdator. Nuvarande superdatorn Triolith (till höger) ska gå i pension under året och ersättas av en ännu mer kraftfull.

Triolith var Sveriges kraftfullaste superdator när den invigdes i januari 2013 med sina maximala 303,7 teraflops (0,3 petaflops) och låg då på plats 83 på topplistan. Något senare, hösten 2013, uppgraderades Triolith till 0,4 petaflops i samband med flytten till det nya Kärnhuset. Triolith blev då Nordens mest kraftfulla superdator. Utvecklingen går dock snabbt och flera mer kraftfulla superdatorer har installerats i Sverige och Norden sedan dess.

Ett kliv up på listan

– Vår förhoppning är att vi med den nya superdatorn, som kommer att ha en beräkningskapacitet på mellan två och tre petaflops, återigen ska hamna bland topp 100. Det ligger ett fåtal riktigt kraftfulla datorer i toppen på listan, men beräkningskapaciteten avtar snabbt och svansen är lång, säger Niclas Andersson.

Investeringen innebär en rejäl ökning av beräkningskapaciteten, men NSC:s föreståndare professor Matts Karlsson är bekymrad över att Sverige halkar efter. Behoven växer snabbare än beräkningskapaciteten.

– Vi har alldeles för små resurser för den här typen av infrastruktur. Det är inte bara de traditionella användarna inom kemi, fysik och strömningsmekanik som behöver mer kapacitet. Helt nya användargrupper, som exempelvis inom machine learning vill också få plats, säger han.


Topp 500

Toppar 500-listan gör just nu kinesiska Sunway TaihuLight, vid Nationellt superdatorcentrum i Wuxi, byggd av China's National Research Center of Parallel Computer Engineering & Technology med en kapacitet på 93,01 PFlops. Det betyder 93,01 1015 flyttalsoperationer per sekund eller 93,01 biljarder flyttalsoperationer per sekund.

Milky Way-2 har innehaft förstaplatsen tidigare, men placerar sig nu som god tvåa.
På tredje plats finns en Cray-dator placerad vid nationellt superdatorcentrum i Lugano, Schweiz, just nu Europas mest kraftfulla superdator med en kapacitet på 19,59 petaflops.
En japansk dator finns på fjärde plats medan USA som i många år toppade listan har sin värstingdator först på femte plats.

Mest kraftfull i Norden är i november 2017 KTH:s Beskow på plats 69 med drygt 67 000 kärnor och 1,8 petaflops.

https://www.top500.org/list/2017/11/

Kontakt

LiU i Kina

Senaste nytt från LiU