Creierele ascunse: cum alimentează supercomputerele cercetările din știință

Dacă te gândești la un supercomputer ai în minte doar procese tehnologice. Și ai dreptate, dar capacitatea de procesare și eficiența lor este aplicată în domenii precum medicină, cercetare climatică sau studierea originii vieții din univers. Și nu mai departe de Craiova, un supercomputer alimentează simulările de analize de elemente finite, dinamica fluidelor sau designul pieselor care sunt folosite în industria aviatică la compania Caelynx.

Supercomputerele alimentate de procesoare precum cele de la AMD, Epyc de a 4-a și a 5-a generație, nu sunt un subiect sexy. Pentru că sunt nevăzute și ajută cercetătorii. Dar noi am vrut să aflăm mai multe de la Alex Troshin, Product Marketing Manager - EMEA, Enterprise and HPC Server Business Unit la AMD.

Supercomputerele sunt mașinării performante și depășesc performanțele computerelor obișnuite cu mult. Sunt vitale în științe computaționale, pentru că pot alimenta diferite task-uri precum mecanică cuantică, predicție meteo, cercetare climatică, explorări petroliere, modelare moleculară, dar și simulări fizice. Supercomputerele pot recrea inclusiv momentele inițiale ale Universului, să analizeze aerodinamica avioanelor sau a navetelor spațiale, dar și să prezică și comportamentul armelor nucleare și a fisiunii nucleare.

Cu ajutorul El Captain și Frontier putem îmbunătăți securitatea națională prin simulări privind siguranța armamentului nuclear, răspunsul la amenințări de securitate și să oferim răspunsuri la întrebări fundamentale despre universal, fizica particulelor și cercetare în chimie și știința materialelor. De asemenea, contribuim la securitatea energetică prin aplicații în fabrici, planificare urbană, designul sistemelor de energie și riscul seismic. Putem să dezvoltăm materiale noi, mai multă eficiență energetică și metode captare a carbonului. Iar în sănătate, supercomputerele ajută cercetarea împotriva cancerului prin predicția răspunsului moleculelor la noi medicamente.

Avem un asemenea supercomputer chiar în România, instalat la compania Caenlyx Europe în Craiova încă din 2020 pentru analiza elementelor finite, simulări de dinamică a fluidelor, injecții de plastic și testare aerodinamică.

De exemplu, procesoarele pot fi folosite pentru a simula designul mașinilor fără să ai prototipuri fizice. Software-ul LS-DYNA care rulează pe AMD EPYC poate simula accidentele pentru a prezice cât de bine se va descurca acel model într-o coliziune și care e impactul asupra pasagerilor. Astfel, brandurile auto pot crea mașini mai eficiente, dar și la un cost redus.

De asemenea, procesoarele noastre sunt folosite în modelare climatică pentru a prezice modele de vreme și pentru a înțelege schimbările climatice. Sisteme de tip High-performance computing (HPC) pot procesa o cantitate vastă de date pentru a simula interacțiuni complexe din atmosferă, oceane și pământ și ajută cercetătorii să facă predicții mai precise privind viitoare condiții climatice.

Procesoarele EPYC aduc beneficii în sănătate, automotive, modelare climatică, domeniul financiar și cel de manufactură în România.

În sănătate procesoarele preiau seturi de date uriașe, care pot duce la cercetare medicală mai rapidă, diagnostic mai precis și planuri de tratament eficiente.

În industria auto procesoarele facilitează simulări și testări de la cele legate de coliziuni, dar și dezvoltarea sistemelor autonome.

În sectorul financiare procesoarele sunt folosite pentru trading, risk management, detecția fraudei. Asta duce la sisteme financiare mai sigure și mai stabile.

Pe lângă aceste lucruri, AMD EPYC introduce AI și machine learning în manufactură, prin eficiență crescută, reducerea risipei și creșterea calității produselor.

Un supercomputer bazat pe procesoare AMD EPYC este în Finlanda și se numește LUMI. Acesta a facilitat cercetătorilor posibilitatea de a replica ecosistemul terestru până la un kilometrui pătrat. Inițiativa se numește Destination Earth și permite cercetătorilor să studieze simulări legate de schimbările climate și să reducă efectul acestora asupra noastră.

De asemenea, LUMI poate să detecteze cancerul timpuriu și să facă simulări pe eficiența medicamentelor, pentru tratament personalizat. Conform datelor, LUMI reduce consumul de electricitate și amprenta de carbon cu 50%.

Doar în Europa consumul de energie din cauza centrelor de date va crește cu 21% până la finalul anului acesta față de 2018. Cantitatea de data și integrarea inteligenței artificiale pun presiune pe infrastructurile IT. Algoritmii AI au nevoie de putere computațională uriașă. Iar pentru a rămâne competitive, companiile trebuie să optimizeze performanța și costurile operaționale.

Un studiu de performanță arată că avem nevoie de doar 11 servere AMD EPYC 9654 pentru a rula 2.000 de mașini virtuale, față de 17 servere Intel 8490H. Asta duce la o reducere cu 35% a numărului de procesoare și la economii de 36% în consumul de energie electrică în următorii 3 ani.

Pentru că serverele sunt mari consumatori de energie, organizațiile vor să reducă amprenta lor de carbon prin eficientizarea lor, iar AMD EPYC de a 4-a generație, cu până la 96 de nuclee, pot crește performanța în timp ce reduc consumul.

AMD EPYC vine cu performanțe atinse de 1.000 de servere legacy - pe lângă putere și eficiență, ce alte îmbunătățiri aduce?

Organizațiile au nevoie de costuri operaționale reduse, deci trebuie să se uite la ce aparatură învechită au, să crească potențialul de confidențialitate a datelor, în timp ce trimit, stochează și procesează date sensibile.

Procesoarele AMD EPYC vin cu îmbunătățiri în această privință. Au de la 8 la 192 de nuclee pe un singur socket și pot să se ocupe de mai multe task-uri simultan, așa că sunt ideale pentru securitatea rețelelor, sisteme de stocare și control industrial.

Procesoarele au suport extins pentru șapte ani, fără să fie nevoie de upgrade-uri. Printre feature-urile de securitate se numără Non-Transparent Bridging, pentru disponibilitate crescută, DRAM Flush pentru a elimina pierderea de date în timpul căderilor de curent, dar și Dual SPI pentru autentificare sigură. De asemenea, sunt mai ușor de customizat și de upgradat la nevoie.