Импортозамещение суперкомпьютеров по-китайски

Китай представил свой новейший суперкомпьютер — монолитную систему с 10,65 млн вычислительных ядер, целиком построенную на микропроцессорах локальной разработки. В прошлом году, напомним, американское правительство вынесло решение запретить доступ Китая к самым быстрым чипам Intel.

Ни одна из построенных в США систем даже не приближается к новому китайскому суперкомпьютеру, который получил название Sunway TaihuLight. Его теоретическое пиковое быстродействие, согласно свежему выпуску рейтинга Top500, 123,5 PFLOPS. Это первая система, обладающая мощностью более 100 PFLOPS, а 1 PFLOPS — это такое быстродействие, при котором суперкомпьютер устойчиво выполняет квадриллион операций с плавающей запятой в секунду.

Микропроцессоры собственной разработки пожалуй, самая важная особенность Sunway TaihuLight. Раньше в Китае при создании суперкомпьютеров в сильной степени полагались на американские чипы. Прежний лидер, вторая по быстродействию система Tianhe-2 с пиковым быстродействием 54,9 PFLOPS, создана на основе процессоров Intel Xeon.

В TaihuLight, установленном в Национальном суперкомпьютерном центре Китая в Уси, применяются центральные процессоры ShenWei, разработанные в Цзяннаньской лаборатории компьютерных исследований. Суперкомпьютер работает под управлением китайского диалекта Linux — Sunway Raise.

TaihuLight «очень впечатляет», признался в докладе о системе Джек Донгарра, профессор компьютерной науки Университета Теннесси, участвующий в составлении рейтинга Top500.

На TaihuLight работают сложные приложения, в том числе производственные системы, модели географической оболочки Земли, приложения из сферы биологии и системы обработки Больших Данных, отмечает Донгарра. По его словам, это «демонстрирует, что система способна выполнять реальные приложения, а не создана только для показухи».

О том, что в Китае разрабатывают систему мощностью более 100 PFLOPS, было известно давно, но считалось, что для достижения этого уровня производительности Китай обратится к американским процессорным технологиям. Однако около года назад в Соединенных Штатах неожиданно запретили Intel поставлять процессоры Xeon в четыре ведущих суперкомпьютерных исследовательских центра Китая.

Запрет был обоснован тем, что, по мнению американских властей, система Tianhe-2 применялась для «деятельности, связанной с разработкой, проектированием или изготовлением» ядерных вооружений. В Китае, в свою очередь, посчитали, что США просто пытается таким образом затормозить китайские проекты по развитию суперкомпьютерной отрасли.

Через четыре месяца после запрета, в июле 2015 года, Белый дом издал распоряжение о выдвижении «национальной стратегической компьютерной инициативы» с целью «удержания экономического лидерства» в области исследований, связанных с высокопроизводительными вычислениями.

Но похоже, что распоряжение запоздало. В Китае уже уверенно развивали суперкомпьютеры, в том числе разрабатывая собственные микропроцессоры. Еще в 2011 году в стране появился относительно небольшой суперкомпьютер, основанный на китайских чипах, но крупные системы по-прежнему строились на американских.

Sunway TaihuLight — первая суперкомпьютерная система, перешагнувшая рубеж производительности в 100 PFLOPS Источник: Jack Dongarra

При этом секрета из намерений Китая никогда не делалось. Эксперты давно предупреждали, что разработка экзамасштабных (мощностью от 1000 PFLOPS) суперкомпьютеров с целью достижения очередной вехи в развитии систем высокопроизводительных вычислений в США идет слишком медленно.

Стремительно продвигается вперед не только Китай. Свои инициативы по развитию систем высокопроизводительных вычислений есть также в Японии и России. В Европе строят суперкомпьютеры на процессорах ARM и, подобно Китаю, хотят ослабить зависимость от американских чипов.

На днях в правительстве Китая заявили о планах построить экзамасштабную систему к 2020 году, тогда как в США собираются добиться того же только в 2023-м.

Как отмечает Донгарра, сейчас у Китая больше суперкомпьютеров в рейтинге Top500, чем у США: в июньской редакции перечня числятся 167 китайских систем, а американских — 165. Еще десять лет назад у Китая в списке было всего десять систем.

Суммарное быстродействие китайских суперкомпьютеров в Top500 составляет 211 PFLOPS, тогда как тот же показатель для американских — 173 PFLOPS. Стоит отметить, что в рейтинге представлены не все суперкомпьютеры США — в него не включаются системы, используемые, к примеру, разведывательными агентствами. Но лидерство по общему количеству суперкомпьютеров в рейтинге Соединенные Штаты утратили впервые.

Самый быстрый американский суперкомпьютер занимает лишь третью строчку в Top500. Это система Cray Titan, используемая Окриджской национальной лабораторией министерства энергетики. Ее теоретическая пиковая мощность — около 27 PFLOPS.

Вопрос о том, ускорил ли американский запрет на доступ к процессорам разработку собственных китайских чипов, определенно станет предметом споров. Но известно одно — в Китае уже давно стремятся положить конец зависимости от американских технологий.

Высокопроизводительные вычисления играют все более важную роль в экономике. Когда-то суперкомпьютеры применялись лишь в крупных научных исследованиях, а также для нужд национальной безопасности и аэрокосмического проектирования, но сегодня благодаря возможностям виртуализации и анализа Больших Данных на высокопроизводительные вычисления полагаются практически во всех отраслях.