Romperemos: supercomputadoras rusas
Según datos abiertos, la supercomputadora más poderosa de Rusia es la Chervonenkis de Yandex. Fuente: wikiwand.com
Tecnologías estratégicas
Los estados que reclaman soberanía tecnológica deben poder construir supercomputadoras por sí mismos. O por primera vez al menos comprar a otros. Las computadoras eficientes y sumamente costosas son los motores del progreso del país y del mundo. Literalmente. Entre los destinos más importantes de "super" se encuentra un modelado tridimensional complejo de varios procesos. Por ejemplo, en la industria aeronáutica, los sistemas informáticos pueden acelerar significativamente los cálculos aerodinámicos del fuselaje y otros sistemas críticos.
Las supercomputadoras incluso entraron en una serie de programas gubernamentales. Por ejemplo, en 2017, el gobierno emitió una instrucción "Sobre el desarrollo de productos de equipos militares prometedores y de alta tecnología solo utilizando tecnologías modernas de diseño de computadoras, modelos matemáticos electrónicos". El paquete de software Logos fue escrito directamente para supercomputadoras. Como escriben los desarrolladores, uno de los módulos del software Logos-TMP permite "calcular el flujo de gas viscoso comprimible e incompresible, teniendo en cuenta la turbulencia utilizando todos los enfoques modernos".
El segundo módulo - Logos-Strength "modela los procesos de deformación elástico-plástica estática y dinámica, dinámica de gases, destrucción, interacción de contacto, conductividad térmica, cinemática, análisis de frecuencias y modos de vibración". El paquete de software, en particular, fue ampliamente utilizado para los cálculos sobre el tema del caza Su-57 de quinta generación.
De fuentes abiertas se sabe que trabajaron en solucionar los problemas de una separación segura aviación medios de destrucción de la aeronave, analizó el recurso de nuevos materiales estructurales, evaluó el efecto dinámico de gas de la instalación del cañón y calculó la propagación de la mezcla extintora en el compartimiento de la central eléctrica. La simulación virtual permite simplificar significativamente más pruebas a gran escala, sin las cuales, por supuesto, no se puede hacer un solo trabajo de diseño.
Un ejemplo de cómo proporcionar modelos tridimensionales de alta precisión con condiciones iniciales y de contorno a partir de modelos funcionales. Fuente: A. V. Kornev "Aplicación de tecnologías de supercomputadoras domésticas para la creación de modelos de aviones avanzados"
Para entender qué matrices de datos tiene que calcular una supercomputadora, demos un ejemplo para una máquina con una capacidad de 1 Pflop/s.
Como referencia, 1 petaflops significa que una computadora puede realizar mil billones de operaciones de coma flotante por segundo. Aproximadamente 50 mil computadoras personales ordinarias son capaces de hacer esto.
Se confía en la supercomputadora petaflops para calcular las características aerodinámicas de las aeronaves en varios modos de vuelo. Por ejemplo, modelos de caza a velocidades antes y después de superar el número de Mach. ¡Una supercomputadora con un rendimiento de 1 Pflop/s crea un modelo en cada modo durante al menos 12 meses! Al mismo tiempo, un aumento de diez veces en el rendimiento de la supercomputadora no da la aceleración correspondiente: la duración del cálculo se reduce a 2 o 3 meses.
El uso de modelos de alta precisión de los procesos de combustión y extinción de incendios a bordo de un avión requiere aún más recursos, en uno o dos órdenes de magnitud. De lo anterior, queda claro cuán crítico es para la Rusia moderna tener supercomputadoras avanzadas. Especialmente teniendo en cuenta el avance literalmente revolucionario que la industria de la aviación civil debería lograr en los próximos siete u ocho años. Para 2030, casi todas las necesidades de transporte doméstico deberían estar cubiertas por aviones domésticos, y estos son varios cientos de aviones, algunos de los cuales ni siquiera han despegado.
Los resultados del cálculo de la propagación de la mezcla extintora de incendios en el compartimiento de la central eléctrica. Fuente: A. V. Kornev "Aplicación de tecnologías de supercomputadoras domésticas para la creación de modelos de aviones avanzados"
No se necesita un "súper" menos poderoso en la industria automotriz. Especialmente dado el programa de sustitución de importaciones a gran escala que aún no se ha lanzado. Se confía en las computadoras de alto rendimiento, entre otras cosas, para calcular la aerodinámica y simular pruebas de choque virtuales.
En farmacología, los métodos de modelado molecular se usan ampliamente, por ejemplo, el acoplamiento, una descripción de la interacción de las proteínas objetivo y las moléculas de bajo peso molecular de los futuros medicamentos que bloquean el trabajo de estas proteínas. La supercomputadora revisa miles de moléculas preparadas y selecciona las más prometedoras.
Además, los experimentadores en los laboratorios solo tienen que verificar la solución del supercerebro en experimentos a gran escala. Se ahorra tiempo gigante y decenas de millones de rublos. Se está realizando un trabajo similar en el Centro de Informática de Investigación de la Universidad Estatal de Moscú en el Lomonosov de 1,7 petaflop. Por cierto, una vez fue una de las quinientas supercomputadoras más poderosas del mundo.
"Chervonenkis" y otros
La última vez que se actualizó el top 500 de las computadoras más poderosas del mundo fue en noviembre del año pasado, y estuvo marcada por la aparición del primer dispositivo ektaflops. Esta es la máquina Frontier del Laboratorio Nacional de Oak Ridge en los Estados Unidos. Su potencia máxima exacta es de 1 Pflop/s o 102 Eflop/s. Éste es mil veces más potente que el mencionado superordenador para calcular las características aerodinámicas de un avión.
Lo más probable es que Frontier construya modelos similares para los cazas Su en cuestión de días. La potencia máxima del producto americano puede llegar a 1,685 Eflop/s. Al mismo tiempo, consume energía como varios edificios de gran altura en una helada noche de invierno: hasta 21 100 kW. Hasta noviembre de 2022, la supercomputadora japonesa Fugaku ocupaba el primer lugar con un rendimiento de 442 Pflop/s, mientras que consumía notablemente más energía, casi 30 mil kW.
Hay dos tendencias: un aumento en el poder de las supercomputadoras con una disminución simultánea en el consumo de energía.
¿Dónde están los coches rusos en el top 500? En el puesto 25 está el "super" de "Yandex" - "Chervonenkis" con un rendimiento de 21,53 Pflop / s, utilizado por la empresa principalmente para las necesidades de las redes neuronales. El dispositivo lleva el nombre de Alexei Chervonenkis, uno de los más grandes teóricos del aprendizaje automático.
Por supuesto, todo el relleno es importado: GPU NVIDIA A100 combinadas con AMD EPYC 7702. En el momento de su aparición en 2021, la supercomputadora ocupaba el puesto 19 en el ranking mundial.
También en el ranking mundial hay dos máquinas más de Yandex: Galushkin de 16 petaflop (puesto 44) y Lyapunov de 12,8 petaflop (puesto 47 en el ranking). El primero lleva el nombre de Alexander Galushkin, uno de los principales investigadores de redes neuronales, el segundo, en honor a Alexei Lyapunov, el autor de los trabajos subyacentes a la informática. Todas las máquinas aparecieron hace relativamente poco tiempo y, por lo tanto, no tuvieron tiempo de quedar obsoletas de manera crítica.
Sber también tiene supercomputadoras, como Christofari y Christofari Neo, construidas en 2019 y 2021, respectivamente. Neo ocupa el puesto 50 en el ranking mundial, mientras que su hermano mayor ocupa el 87.
Cuánto cuesta la construcción de tales unidades se puede juzgar por los costos de la supercomputadora Lomonosov-2, en la que se gastaron casi 2009 mil millones de rublos en 2. Fugaku mencionado anteriormente costó miles de millones de dólares. Las supercomputadoras son juguetes caros pero muy buscados.
De momento, los líderes mundiales, tanto en potencia como en número de coches, son China (unos 170 coches) y EE. UU. (casi 150), seguidos de Japón, Alemania, Francia y Holanda. Hasta noviembre del año pasado, el top 500 incluía al mencionado Lomonosov-2 con 1,3 Pflop/s, pero ahora queda fuera del club de élite. Pero Thunder de MTS con una capacidad de 2,26 Pflop/s en noviembre del año pasado detuvo la caída en el puesto 352.
La calificación de las computadoras más productivas del mundo se basa en un principio voluntario: si el solicitante desea sobresalir, los parámetros de la supercomputadora se incluyen entre los 500 principales. Pasa una gran parte de las computadoras poderosas, ya que se utilizan en interés de la seguridad nacional.
En Rusia, por supuesto, el más famoso y poderoso de estos es el "súper" del Centro de Control de Defensa Nacional. No hay mucha información abierta sobre esta máquina, pero se afirma que el rendimiento es de unos 16 Pflop/s. Si esto es cierto, entonces la computadora se encuentra entre las cincuenta más poderosas del mundo. El potencial informático de la máquina en Frunzenskaya Embankment es más de tres veces mayor que las capacidades de una supercomputadora similar en el Pentágono.
Uno de los propósitos de la supercomputadora del Ministerio de Defensa ruso es modelar y pronosticar el desarrollo de conflictos militares. Se dice que los algoritmos de la máquina informaron una crisis del gobierno en Venezuela con semanas de anticipación. Uno solo puede adivinar qué predicciones hace la computadora de 16 petaflops sobre el resultado de la operación especial en Ucrania. Y qué modelos generó antes del 24 de febrero de 2022.
A pesar de todo el panorama aparentemente positivo, en un futuro próximo Rusia tendrá ciertas dificultades con la creación de nuevas supercomputadoras. Como se puede ver en el material, la dependencia de los componentes extranjeros se acerca a la absoluta: en Rusia no existe una base de producción para los procesadores gráficos, sobre la base de la cual se construyen los "súper". Es por eso que el otoño pasado, los estadounidenses prohibieron la importación de chips Nvidia a Rusia y, al mismo tiempo, a China. En primer lugar, los productos de las series A100 y H100, en los que se basa toda la industria de las supercomputadoras.
Si todo se deja como está, entonces, en cinco o seis años, el atraso de Rusia en el poder de cómputo de los países occidentales puede volverse crítico. Esto, por supuesto, no provocará un colapso momentáneo y total, pero ralentizará muchos procesos tecnológicos y de diseño. En países enemigos, por el contrario, se acelerarán los procesos de desarrollo y adopción de la serie.
El acelerador de gráficos NVIDIA A100 es la base de la mayoría de los súper comerciales rusos. Se esperaba que cayera bajo las restricciones occidentales. Fuente: i2hard.ru
El trabajo sobre la sustitución de importaciones de relleno de supercomputadoras ciertamente está en marcha. El dinero está destinado al desarrollo de una fotolitografía doméstica, el principal componente de la cadena de producción de microelectrónica. En teoría, esto permitirá la producción de chips gráficos para 2030.
Por supuesto, no de clase mundial, sino bastante propio. El hecho es que el parámetro clave del desarrollo moderno de "super" es la eficiencia energética. Recordemos que el Frontier más potente del mundo consume unos 21 kW, y el Fugaku menos potente casi 100 kW. Para Rusia, sinceramente, este parámetro no es tan crítico. Además, nuestro país es el mejor del mundo para organizar la supercomputación.
En primer lugar, tenemos electricidad muy económica y, en segundo lugar, un clima frío, lo que simplifica enormemente el enfriamiento de las supercomputadoras calientes. Por lo tanto, durante algún tiempo, es posible aumentar la potencia de las máquinas existentes y construir otras nuevas con procesadores gráficos francamente obsoletos. Tales gigantes simplemente ocuparán espacio y generarán más calor.
Si exageramos por completo, habrá que asignar una pequeña planta de energía a cada centro de cómputo. Qué hacer, la soberanía tecnológica nunca ha sido barata.
información