Władze USA: Intel ma robić superkomputery tylko dla nas, nie dla Chińczyków

Amerykańska administracja chce, by superkomputery w ciągunajbliższych kilku lat weszły na nowy poziom mocy obliczeniowej,zbliżając się do świętego Graala tej dziedziny – wydajnościbliskiej 1 eksaflopsa, pozwalającej w czasie rzeczywistym symulowaćludzkie mózgi. Kosztem 200 mln dolarów Intel i Cray rozpoczęłyprace nad maszyną o nazwie Aurora, która w momencie swojegoplanowanego debiutu w 2018 roku zapewnić ma moc na poziomie nawet300 petaflopsów. Dla porównania najpotężniejszy dziśsuperkomputer Tianhe-2 z Chin osiąga moc na poziomie 55 petaflopsów.Czy czeka nas więc superkomputerowy wyścig zbrojeń? Nawet jeślitak, to szanse Chińczyków są tu raczej niewielkie – USA chcą,by tak potężne maszyny były dostępne tylko dla amerykańskichnaukowców i badaczy z krajów sojuszniczych.

Lynn Orr, podsekretarz stanu w amerykańskim Departamencie Energiiogłosił podpisanie umowy o wartości 200 mln dolarów międzyadministracją federalną a Intelem i Crayem na budowęsuperkomputera Aurora na potrzeby laboratorium Argonne, jednej znajstarszych i największych amerykańskich placówekbadawczo-rozwojowych. Posłużyć tam ma do badań nad fizyką ciałastałego, w naukach biologicznych, energetyce (w tym energetycejądrowej i odnawialnej) oraz optymalizacji transportu. Orrpodkreślił, że powstanie Aurory pozwoli na postęp tak wprzemyśle, jak i w naszym rozumieniu fundamentalnych prawwszechświata, umożliwiając zachowanie przez Stany Zjednoczoneglobalnej przewagi w dziedzinie wysokowydajnych systemówobliczeniowych.

Do tej pory najszybszym amerykańskim superkomputerem jestzbudowany przez Craya Titan, działający w laboratorium w Oak Ridge,o szczytowej mocy 27,1 petaflops, wykorzystujący procesory AMD iNvidii. Zanim powstanie Aurora, Intel ma dostarczyć do 2016 rokuznacznie „słabszą” maszynę o roboczej nazwie Theta, służącąprzede wszystkim do eksperymentów z nową architekturą, a następniedo pilotażowych wdrożeń oprogramowania dla docelowego systemu. MocThety nie przekroczy 6 petaflopsów, ale i to powinno wystarczyć, byznaleźć się w pierwszej dziesiątce najwydajniejszych maszynświata.

Póki co niewiele wiadomo o szczegółach konstrukcjisuperkomputerów nowej generacji. Wykorzystywać one mają nowąarchitekturę Craya o nazwie „Shasta”, z procesoramiIntel Xeon jako CPU i trzecią generację kart Xeon Phi („KnightsHill”) jako akceleratorami obliczeń równoległych. Nowe Xeony Phibędą wykorzystywały zmodyfikowane rdzenie Atom Silvermont,wytwarzane w procesie 10 nm i w imponującej liczbie – od 60 do 72rdzeni na układ.

Theta i Aurora mają też wykorzystywać intelową strukturęOmni-Path, czyli topologię sieci, w której węzły komunikują sięze sobą przez łącza optyczne, z wykorzystaniem optoelektronicznychswitchy. Pozwala to o rząd wielkości zwiększyć przepustowość(nawet do terabitów na sekundę) i kilkukrotnie zmniejszyćopóźnienia. Dopełnieniem maszyny ma być przygotowywany przezCraya zupełnie nowy równoległy system pamięci zewnętrznej.

Uruchomienie w 2013 roku przez Chińczyków maszyny Tianhe-2(„Droga Mleczna 2”) na uniwersytecie Sun Yat-sen w Guangzhou byłodla amerykańskiej administracji sporym upokorzeniem. Okazało się,że chiński rząd, wraz z lokalną administracją prowincji Guandongi władzami miasta Guangzhou nie wahają się wyłożyć 2,5 mldrenminbi (ok. 390 mln dolarów) na zbudowanie maszyny, która okazałasię ponad dwukrotnie szybsza od najlepszego amerykańskiegosuperkomputera. Władzom USA osiągnięcie Chińczyków tym bardziejnie przypadłoby do gustu, że nie byłoby możliwe bez amerykańskiejtechniki komputerowej – Tianhe-2 wykorzystuje jako CPU procesoryIntel Xeon (z generacji Ivy Bridge) i jako koprocesory obliczeńrównoległych wspomniane karty Xeon Phi.

Dla Intela współpraca z Chinami była bardzo owocna, przynoszącChipzilli nie tylko pieniądze, ale też unikalne doświadczeniewdrożenia największej w historii liczby Xeonów i Xeonów Phi –łącznie Tianhe-2 wykorzystuje ponad 3,1 mln intelowych rdzeni (nielicząc zbudowanych w architekturze SPARC rdzeni frontendowegosystemu maszyny). Nic więc dziwnego, że już od ponad roku trwałymiędzy Intelem a władzami Chin rozmowy o rozbudowaniu Tianhe-2, byna jego bazie zbudować maszynę o mocy nawet 300 petaflopsów.

W sierpniu zeszłego roku amerykański Departament Handlupoinformował jednak Intela, że od tej pory, by sprzedawać czipywykorzystywane w w wysokowydajnych systemach obliczeniowych klientomspoza Stanów Zjednoczonych, będzie musiał występować każdorazowoo licencję eksportową. Intel przyjął to oczywiście do wiadomościi o licencję taką wystąpił, zapewniając, że wszystkie jegooperacje przebiegają w zgodzie z amerykańskim prawem.

Jak poinformował w tym tygodniu Wall Street Journal, to jużjednak koniec intelowego eksportu Xeonów i Xeonów Phi do Chin.Amerykańska administracja umieściła cztery główne chińskieośrodki superkomputerowe na czarnej liście zezwoleń eksportowych.Jest wśród nich też uniwersytet Sun Yat-sen. Oficjalnym powodemzakazu jest działanie tychże ośrodków przeciwko narodowemubezpieczeństwu i interesom międzynarodowym Stanów Zjednoczonych.Chodzić ma o wykorzystywanie Tianhe-2 w pracach nad bronią jądrową.

Trudno powiedzieć, co w tej sytuacji mogą zrobić Chiny.Wszystkie charakteryzujące się wysoką wydajnością architekturymikroprocesorowe, tj. x86-64, POWER i SPARC należą do amerykańskichkorporacji. Relatywnie międzynarodowa architektura ARM wciąż w HPCżadnego zastosowania nie znajduje. Zbudowanie od podstaw własnychrozwiązań w tej dziedzinie, nawet przy wsparciu szpiegostwaprzemysłowego, może zająć dziesięciolecie, podczas którego USAprzecież nie będą stały w miejscu. W tej sytuacjioptymalnym posunięciem dla rządu Chin mogłoby być przejęcieprzez swoje spółki zależne borykającego się z finansowymiproblemami AMD. Choć to też amerykańska firma, to uzyskanie nadnią kontroli byłoby znacznie łatwiejsze niż próba przejęciaIntela, IBM czy Oracle. Dostępne w portfolio „czerwonych”rozwiązania dla wysokowydajnych systemów obliczeniowych są podwieloma względami interesujące i sprawdzone w praktyce. Istotnejest również to, że produkcja czipów czerwonych – Opteronów i układów FireStream (akceleratorów obliczeńrównoległych) przechodzi w ręce Tajwańczyków z TSMC. A Tajwan,choć oficjalnie wciąż sojusznik USA, prowadzi swoją politykę zrządem w Pekinie, znacznie mniej konfrontacyjną, niż mogłyby tegochcieć Stany Zjednoczone.