Dwa superkomputery Cyfronetu na liście TOP500 – najszybszych komputerów świata

Athena – najszybszy superkomputer w Polsce

Athena to obecnie flagowy system Cyfronetu, osiągający teoretyczną moc obliczeniową ponad 7,7 PFlops, co zapewniło 123 miejsce w najnowszej edycji listy i sprawia, że jest to nadal najszybszy superkomputer w Polsce.

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 na bardzo szybkich pamięciach flash. Konfiguracja Atheny obejmuje serwery z procesorami AMD EPYC (w sumie 6144 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 PFlops!

Ares – wojownik służący nauce

Superkomputer Ares oferuje łączną moc obliczeniową ponad 4 PFlops (teoretyczna wydajność części CPU to ponad 3,5 PFlops, a części GPU to ponad 0,5 PFlops). Jest zbudowany z serwerów obliczeniowych z procesorami firmy Intel (model Xeon Platinum), podzielonych na trzy grupy:

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

Superkomputer posiada 37 824 rdzenie obliczeniowe. Aresa wspomaga również system dyskowy o pojemności ponad 11 PB. Do przesyłania danych używana jest sieć typu InfiniBand EDR. Na opublikowanej w maju liście TOP500 Ares zajął pozycję 362.

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. Dużym sukcesem Atheny jest zajęcie 19 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 na 101. pozycji.

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 technik uczenia maszynowego do analizy dużych ilości danych pozyskanych z symulacji astroplazmy. Naukowcy prowadzą również badania wpływu profili farmakogenetycznych na skuteczność leczenia depresji, badania nad wykorzystaniem polimerów na bazie pochodnych β-cyklodekstryny w eliminacji zanieczyszczenia wód lekami, obliczenia numeryczne przepływu powietrza i metanu w chodniku ściany wydobywczej oraz jej otoczeniu oraz modelowanie skuteczności działania wybranych strategii ochrony owadów pożytecznych w krajobrazach rolniczych UE. 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 Frontier, zainstalowany w Oak Ridge National Laboratory (ORNL) w USA. To pierwszy superkomputer, który przekroczył barierę 1 EksaFlops (EFlops – 1018 operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę), a jego teoretyczna moc obliczeniowa to 1,68 EFlops.

Z kolei najszybszym superkomputerem europejskim został ponownie superkomputer LUMI zbudowany dzięki współpracy 10 państw europejskich, w tym Polski. Teoretyczna moc obliczeniowa superkomputera LUMI to 429 PFlops. 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 cyfronet.pl/lumi.

Polskie superkomputery na liście TOP500

Na najnowszej liście TOP500 znalazły się trzy superkomputery z Polski. Pełne zestawienie zajętych miejsc wraz z wartościami mocy obliczeniowej przedstawia się następująco:

• 123 – Akademickie Centrum Komputerowe Cyfronet AGH, Athena (7710 TFlops),
• 186 – Poznańskie Centrum Superkomputerowo Sieciowe IChB PAN, Altair (5880 TFlops),
• 362 – 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 ACK Cyfronet AGH i podejmowanych działań są dostępne na stronie cyfronet.pl, natomiast spis usług w ramach infrastruktury PLGrid znajduje się w Katalogu Aplikacji. Rejestracja w Portalu PLGrid (portal.plgrid.pl) umożliwia korzystanie z wielu unikatowych usług.