JUPITER將落地德國，推動歐洲進入百億億次級超級計算領域。Frontier是世界上第一臺——或者至少說是公開的第一臺百億億次級超級計算機，該超級計算機即將在美國田納西州橡樹嶺國家實驗室上線，用于一般科學用途。而伊利諾伊州阿貢國家實驗室的另一臺超級計算機Aurora似乎隨時都能完工。現在，歐洲也在加速追趕。通過5億歐元泛歐計劃的努力，一臺名為JUPITER的百億億次級超級計算機將于2023年在德國于利希研究中心安裝部署。于利希超級計算中心主任托馬斯?里佩爾（Thomas Lippert）將JUPITER的加入以及超級計算基礎設施在歐洲更廣泛的擴展比作建造一架驚人的新型望遠鏡。“我們將更好地解決有關這個世界的問題。”他說。歐盟支持的高性能計算部門EuroHPC JU承擔了這臺百億億次級新機器一半的成本，其余成本由德國聯邦政府和州政府承擔。根據定義，百億億次級超級計算機可超過百億億次浮點運算，即超過每秒1018浮點運算。這種運算需要龐大的機器。JUPITER將存放在一座洞穴似的新建筑中，里面有幾個集裝箱大小的水冷機柜。每個機柜將放置一組壁櫥大小的機架，每個機架將支持多個單獨的處理節點。總共會有多少個節點呢？JUPITER的節點數量尚未確定，但我們可以參考最近升級的系統JUWELS，它目前在全球超級計算機500強中排名第12位。JUPITER將與JUWELS成為鄰居，但不在同一座建筑中，JUWELS共有3500多個計算節點。截至發稿時，相關合同仍在招標中，于利希中心的科學家們對這臺新機器的芯片規格守口如瓶。即便如此，其整體架構已經確定，外人可以通過觀察于利希和歐洲其他地方的其他龐大機器得到一些線索。JUPITER將依賴基于圖形處理器（GPU）的加速器和包含中央處理器（CPU）的通用集群模塊。其規劃架構還包括高容量磁盤和閃存存儲，以及用于檔案數據存儲的專用備份單元和磁帶系統。JUWELS超級計算機使用了源訊（Atos）BullSequana X硬件，配有AMD霄龍（EPYC）處理器和邁絡思HDR InfiniBand互連。得到了EuroHPC支持的芬蘭超級計算LUMI近期即將上線，它使用了慧與（HPE）Cray硬件、AMD霄龍處理器和慧與Slingshot互連。LUMI目前排名世界第三。如果JUPITER也是這樣，那么它可能在許多方面與2022年5月達到百億億次級的Frontier相似，使用的也是Cray硬件和AMD處理器。“計算機行業用這些數字來衡量進展，就像雄心勃勃飛向月球的目標一樣。”德國帕德博恩大學的計算機科學家克里斯蒂安?普萊斯勒（Christian Plessl）說，“硬件只是一個方面。另一方面是如何利用好這些機器。”普萊斯勒與化學家托馬斯?庫什納（Thomas Kühne）合作，對艾滋病毒和新冠病毒的刺突蛋白進行了原子級模擬。2022年5月，二人在Perlmutter超級計算機上運行了量子化學軟件，為他們的SARS模擬進行了百億億次浮點運算規模的計算（涉及數百萬個在飛秒時間尺度上振動的原子）。它們實際超過了百億億次浮點運算，因為這些計算是在16位和32位較低的分辨率下進行的，而不是當前計算浮點運算的64位標準分辨率。庫什納對JUPITER及其運行更高要求的高通量計算潛力激動不已，這種計算可能會告訴我們如何利用陽光將水分解為氫氣和氧氣并用于清潔能源應用。巴塞羅那超級計算中心的何塞?M. 塞拉（Jose M. Cela）表示，對于某些燃燒模擬、真正大規模的流體動力學以及涵蓋整個氣候的行星模擬來說，百億億次級計算能力必不可少。里佩爾期待歐洲幾個超級計算機中心協同使用其大型機器進行聯合超級計算，通過一個服務中心將計算分配給適當的超級計算機。塞拉表示，針對一些問題，超算中心之間的通信速度還不夠快，無法做到這一點，例如，燃氣輪機燃燒模擬必須在一臺機器內完成。不過，這種方法可能對某些生命科學問題有用，例如遺傳和蛋白分析。EuroHPC JU的丹尼爾?奧帕爾卡（Daniel Opalka）表示，歐洲企業也將采用這種新興的超級計算基礎設施。即使超級計算機變得越來越快、越來越大，它們也必須更努力地工作以提高能效。這對歐洲來說尤其重要，因為歐洲正在經歷一場漫長、昂貴的能源危機。JUPITER運行期間將消耗15兆瓦電力。計劃要求它使用清潔能源。隨著風力渦輪機越來越大、越來越好，也許只需要幾個大型渦輪機就能滿足JUPITER的能源需求。此外，冷卻水在這些巨大的計算箱中循環，產生的熱水可以用來為附近的家庭和企業供暖，就像芬蘭的LUMI那樣。這是該計算中心適應歐盟能源現實的又一種方式。作者：Michael DumiakIEEE Spectrum《科技縱覽》官方微信公眾平臺往期推薦量子計算機的擴展永不失憶的計算機芯片首臺百億億次計算機內部的秘密 查看全文
