欧洲迎来百亿亿次级超级计算机

欧洲迎来百万兆次级超级计算机

FRONTIER是世界上第一台百万兆次级超级计算机 - 或者至少是第一台公开的超级计算机 - 即将在田纳西州的橡树岭国家实验室上线，用于一般科学用途。另一台这样的机器Aurora似乎有望在伊利诺伊州的阿贡国家实验室完成。现在欧洲正在跟上步伐。通过5亿欧元的泛欧努力，一台名为JUPITER（创新和变革百万兆次级研究联合事业先锋）的百万兆次级超级计算机将于2023年某个时候在德国的Forschungszentrum Jülich安装。

尤利希超级计算中心主任托马斯·利珀特（Thomas Lippert）将JUPITER的加入以及欧洲更广泛的超级计算基础设施比作建造一个惊人的新望远镜，它将更好地解决世界问题。欧盟支持的高性能计算部门EuroHPC JU正在承担新百万兆次级机器成本的一半。其余的来自德国联邦和州。

根据定义，百万兆次级超级计算机可以超过exaflop - 超过每秒五千万亿次浮点运算。这样做需要巨大的机器。JUPITER将居住在一栋巨大的新建筑中，里面有几个集装箱大小的水冷外壳。这些机箱中的每一个都将容纳一系列机柜大小的机架，每个机架将支持许多单独的处理节点。

将有多少个节点？JUPITER的数字尚未确定，但您可以从JUWELS （Jülich Wizard for European Leadership Science的简写）中获得一些想法，这是一个最近升级的系统，目前在世界上最强大的超级计算机500强名单中排名第12位。JUPITER将坐在附近，但与JUWEL位于一栋单独的建筑物中，JUWEL拥有3，500多个计算节点。

截至发稿时，合同仍在招标中，该中心的科学家正在对新机器的芯片规格进行微调。即便如此，整体架构已经建立，局外人可以通过查看尤利希和欧洲其他地方的其他笨拙机器来获得一些关于期望的提示。

JUPITER将依赖于基于GPU的加速器以及包含CPU的通用集群模块。规划的架构还包括高容量磁盘和闪存存储，以及用于存档数据存储的专用备份单元和磁带系统。

JOWELS超级计算机使用Atos BullSequana X硬件，配备AMD EPYC处理器和Mellanox HDR InfiniBand互连。总部位于芬兰的 LUMI（大型统一现代基础设施的缩写）是最近上线的 EuroHPC 支持的超级计算机，使用 HPE Cray 硬件、AMD EPYC 处理器和 HPE Slingshot 互连。LUMI目前排名世界第三。如果 Jupiter 效仿，它可能在许多方面与 Frontier 相似，后者于 2022 年 5 月达到百万兆次级，也使用 Cray 硬件和 AMD 处理器。

利用欧洲新的超级计算能力

德国帕德博恩大学的计算机科学家Christian Plessl表示：“计算行业通过这些数字来衡量进展，就像一个非常雄心勃勃的目标：飞向月球，硬件方面只是一个方面。另一个问题是，你如何充分利用这些机器？

Plessl 与化学家托马斯·库内合作，对 HIV 和导致 COVID-19 的病毒 SARS-CoV2 的刺突蛋白进行了原子级模拟。去年五月，两人使用Perlmutter超级计算机上运行的量子化学软件，对他们的SARS模拟进行了exaflop规模的计算 - 涉及数百万个原子在飞秒时间尺度上振动。它们超过了exaflop，因为这些计算是在较低的分辨率下完成的，分别为16位和32位，而不是当前计算翻牌数标准的64位分辨率。

Kühne对JUPITER及其运行更苛刻的高通量计算的潜力感到兴奋，这种计算可能显示如何利用阳光将水分解成氢气和氧气，用于清洁能源应用。巴塞罗那超级计算中心的Jose M. Cela表示，百万兆次级的能力对于某些燃烧模拟，真正的大规模流体动力学以及涵盖整个气候的行星模拟至关重要。

Lippert期待一种联邦超级计算，其中几个欧洲超级计算机中心将协同使用其巨大的机器，通过服务中心将计算分发到适当的超级计算机。Cela说，中心之间的通信速度还不够快，无法解决某些问题 - 例如，燃气轮机燃烧模拟必须在一台机器内完成。但这种方法可能对生命科学中的某些问题有用，例如遗传和蛋白质分析。EuroHPC JU的Daniel Opalka表示，欧洲企业也将利用这一新兴的超级计算基础设施。

即使超级计算机变得越来越快，越来越大，它们也必须更加努力地工作才能提高能源效率。这在欧洲尤其重要，欧洲正在经历一场可能长期而昂贵的能源危机。

JUPITER将在运行期间消耗15兆瓦的电力。计划要求它使用清洁能源。随着风力涡轮机变得越来越大，JUPITER的能源需求也许只需要几个庞大的涡轮机就可以满足。随着冷却水在强大的计算箱中循环，由此产生的热水可用于为附近的家庭和企业供暖，就像芬兰的LUMI所做的那样。这是这个计算强国根据欧盟能源现实量身定制的另一种方式。