Jak český superpočítač zkoumá vesmír

Společnosti Intel a Sprinx Systems společně s Ústavem fyziky atmosféry Akademie věd ČR představily novou generaci českého superpočítače Amálka. Podívejte se na unikátní stroj, který zpracovává informace i pro NASA.

Čtyři biliony početních operací za sekundu. Takhle neuvěřitelně vysoká je rychlost, s níž pracuje český superpočítač Amálka určený pro složité vědecké numerické modelování a vizualizace. Amálka je určena pro výpočty spojené s výzkumem meziplanetárního prostoru a těles sluneční soustavy. Práce tohoto superpočítače má obrovský význam nejen pro českou vědu, ale je důležitá i v celosvětovém měřítku. Členové vědeckého týmu z Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd České republiky (ÚFA AV ČR) se dokonce podílejí na projektech Evropské kosmické agentury (ESA) i amerického Národního úřadu pro letectví a kosmonautiku (NASA).

Početní výkon superpočítače Amálka je přesně 4,07 teraflops a stará se o něj celkem 326 procesorů značky Intel. „Co Amálka zvládne vypočítat za jednu vteřinu, by na běžném stolním počítači trvalo odhadem devět hodin. Průměrná úloha, kterou Amálka řeší, jí odhadem trvá šest dní,“ vysvětluje Jiří Čáp ze společnosti Sprinx Systems, která superpočítač ve spolupráci s vědeckým týmem Dr. Pavla Trávníčka z ÚFA AV ČR postavila.

"Jsme hrdí na to, že Amálka si drží své místo jako nejvýkonnější výpočetní systém v ČR a že poskytuje našim vědcům zázemí pro špičkovou vědeckou práci.  Jako velmi pozitivní zprávu vnímáme to, že se dvojnásobného výpočetního výkonu podařilo dosáhnout díky použití moderních technologií, a to bez navýšení celkové spotřeby elektrické energie,“ uvedl RNDr. Radan Huth, DrSc., ředitel ÚFA AV ČR.

Pátá generace Amálky doznala od své předchozí verze řadu změn. Hlavně co se procesorového vybavení týče. Přibylo totiž celkem 54 nových procesorů Intel Xeon E5345 se čtyřmi jádry. Srdce superpočítače je tedy bohatší o 216 procesorových jader a celkem jich má 572. „Superpočítač Amálka je tak stále nejvýkonnějším superpočítačem v České republice. Díky neustálému zvyšování výkonu procesorů se dnešní čtyřjádrové procesory vyrovnají početnímu výkonu superpočítačů z poloviny devadesátých let,“ řekl Evžen Pavlovský, obchodní manažer společnosti Intel.

Výkonnější domácí počítač určený obyčejně pro práci s multimédii či k hraní her se tak vyrovná tehdejším superpočítačům užívaným pro vědecké výpočty. Pokud má někdo doma počítač s procesorem Intel Core 2 Quad, disponuje výpočetním výkonem srovnatelným s Amálkou před sedmi lety.

„Tento obrovský výpočetní výkon za přijatelnou cenu umožňuje naší společnosti nabízet high-performance computing nástroje a řešení nejenom ve vědecké oblasti, ale i v komerční sféře, jako jsou například finančnictví, nanotechnologie a biotechnologie, herní a filmový průmysl nebo high-tech strojírenství a elektronika. Blíží se doba, kdy se high-performance computing stane nutnou součástí informačních technologií, aby bylo možno adekvátně reagovat na stále rostoucí nároky a potřeby uživatelů,“ říká Dr. Michal Kvasnička, ředitel HPC divize společnosti Sprinx Systems.

Výkony stále rostou

Výkony procesorů neustále rostou. „Zatímco v roce 2000 bylo pro tehdejší prvenství ve výkonu superpočítačů dle TOP500 potřeba počítač vybavit desetitisíci procesory, dnes by k dosažení srovnatelného výkonu stačila stovka čtyřjádrových procesorů Intel,“ vysvětluje Jiří Čáp. V té době byly superpočítače osazené pouze jednojádrovými procesory Intel Pentium III s frekvencemi 500 Mhz.

Když si srovnáme výkon jednoho dnešního čtyřjádrového procesoru E5345 s tehdejšími procesory, dostaneme velice zajímavé číslo: výkon E5345 je ekvivalentní sedmdesáti čtyřem jednojádrovým procesorům Intel Pentium III. „Pokud by v roce 2000 byly k dispozici čtyři výkonné čtyřjádrové procesory v jednom superpočítači, dostal by se v té době rázem mezi sto nejvýkonnějších počítačů na světě,“ dodal Jiří Čáp.

Čím se Amálka zabývá

„Supervýkonný počítač Amálka nám umožňuje provádět numerické experimenty na světové úrovni. Díky němu jsme rovnocennými partnery zahraničním kolegům, například při výzkumu procesů ve slunečním větru, výzkumu planet naší sluneční soustavy či při navrhování budoucích projektů zaměřených na výzkum Měsíce,“ říká Dr. Pavel Trávníček z ÚFA AV ČR.

Konkrétně jde o projekty NASA MESSENGER (zaměřený na výzkum planety Merkur), výzkum Měsíce (plánování návratu člověka na přirozený satelit Země a vyslání sond k němu), výzkum Saturnova měsíce Enceladus (numerické modely ionizace a interakce vodních par s atmosférou tohoto měsíce) a projektu Solar Orbiter.

30. 11. 2007

Autor: Oldřich Klimánek