Summit y Sierra serán el próximo gran paso en el camino para alcanzar niveles de computación de exaescala a partir de diversas tecnologías revolucionarias.

El Departamento de Energía de los Estados Unidos anunció que planea construir dos supercomputadores acelerados por GPU, con un rendimiento esperado al menos tres veces mayor que los sistemas más poderosos de la actualidad, que acercarán al mundo a la ansiada meta de la computación a exaescala.

Los supercomputadores, que se instalarán en 2017, se basarán en servidores IBM POWER con aceleradores de GPU NVIDIA Tesla y tecnología de interconexión de GPU de alta velocidad NVIDIA NVLink.

El sistema “Summit”, en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, tendrá la capacidad de proporcionar de 150 a 300 petaflops y podrá usarse para ciencia abierta. Con un desempeño muy superior a 100 petaflops, el sistema "Sierra" será un elemente clave en misiones de seguridad nuclear en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

Los sistemas serán considerablemente más rápidos que el campeón de velocidad actual de los EE.UU., el "Titan" de Oak Ridge, que proporciona 27 petaflops, y que es el sistema más rápido del mundo, el Tianhe-2, en el Centro Nacional de Supercomputadores de China, en Guangzhou, que proporciona 55 petaflops.

"La ciencia de hoy es la tecnología del mañana", afirmó Jen-Hsun Huang, CEO y cofundador de NVIDIA. "Los científicos está enfrentando desafíos masivos que van desde escala cuántica a mundial y galáctica. Su trabajo se apoya cada vez más en supercomputadores poderosos. Con la invención de la aceleración por GPU, hemos preparado el camino para la supercomputación a exaescala, que dará a los científicos una herramienta para que realicen descubrimientos inimaginables."

EE.UU. están invirtiendo en Summit y Sierra para alcanzar cambios revolucionarios que conduzcan hacia una mayor independencia del país en materia de energía, nuevas perspectivas para detener el cambio climático, mejoras drásticas en la eficiencia del combustible, predicción de desastres naturales, almacenamiento de material nuclear más seguro, competitividad económica y más.

Los sistemas representan el primer hito importante en la alianza continua entre IBM y NVIDIA. Ambas empresas se apoyaron en el trabajo de la OpenPOWER Foundation, una comunidad de desarrollo abierta creada para desarrollar soluciones informáticas de la próxima generación para computación de alto desempeño y para clientes de centros de datos empresariales.

Nuevas tecnologías aceleran la computación a exaescala

La comunidad de supercomputación viene trabajando hace muchos años para construir sistemas a exaescala, capaces de realizar un trillón (un millón de billones o 1018) de cálculos de punto flotante por segundo, conocidos como FLOPS. Un FLOP es equivalente a un único cálculo matemático, como multiplicar dos números juntos.

Summit y Sierra serán el próximo gran paso en el camino para alcanzar niveles de computación de exaescala a partir de diversas tecnologías revolucionarias.

Una de ellas es NVLink, la interconexión de GPU de alta velocidad de NVIDIA, que se integrará en las GPU NVIDIA y en las CPU IBM POWER para potenciar los nuevos sistemas. NVLink permite que las GPU y las CPU compartan datos de 5 a 12 veces más rápido que en la actualidad y está diseñado para, en última instancia, posibilitar supercomputadores de 50 a 100 veces más rápidos que los sistemas más veloces de la actualidad.

Los sistemas también tendrán la arquitectura de GPU de la próxima generación, Volta, de NVIDIA, que ofrecerá un desempeño considerablemente más alto que el de Maxwell, la arquitectura actual de la compañía, y, en consecuencia, que el diseño Pascal. Proporcionando niveles de desempeño computacional significativamente más elevados que cualquiera disponible en la actualidad, las GPU NVIDIA proporcionarán a Summit y Sierra más de 90 por ciento de la capacidad de procesamiento de punto flotante pico.

“Nuestros usuarios tienen los problemas científicos más complejos y necesitan computadoras excepcionalmente poderosas para alcanzar las metas nacionales”, afirmó Buddy Bland, director de proyecto de las Instalaciones de Computación de Liderazgo de Oak Ridge, en el Laboratorio Nacional Oak Ridge. “El desempeño programado de Summit no sería posible sin la combinación de estas tecnologías, que darán a nuestros usuarios una herramienta excepcionalmente poderosa para alcanzar esas metas.”

Summit acelerará la computación para ciencia abierta

Al igual que Titan, Summit estará dedicada a ciencia abierta, lo que significa que investigadores de todo el mundo tendrán la oportunidad de solicitar tiempo de uso del sistema. También elevará el nivel en cuanto a eficiencia energética de computación, al suministrar de 5 a 10 veces más desempeño que Titan, mientras consume solo 10 por ciento más de energía.

Sierra impulsará la seguridad nacional

Sierra proporcionará un desempeño de cómputo de 5 a 10 veces más alto que el sistema más rápido actual de Lawrence Livermore, "Sequoia", que ofrece 20 petaflops. Se usará para el programa de Administración Nacional de Seguridad Nuclear, para garantizar la seguridad, la protección y la efectividad de la disuasión nuclear del país sin realizar pruebas, además de las iniciativas de no proliferación, para evitar la propagación de armas de destrucción masiva en todo el mundo.

Potencial y desafío de la computación a exaescala

Se espera que los supercomputadores a exaescala impulsen en descubrimiento en áreas más amplias de la ciencia, la ingeniería y la industria, como permitir trabajar en la cura de enfermedades, suministrar percepciones sobre el cerebro humano, ayudar a mitigar los efectos del cambio climático y aumentar nuestra comprensión sobre los orígenes del universo.

Sin embargo, un desafío fundamental para lograr sistemas a exaescala es alcanzar niveles de desempeño más elevados mientras se minimiza el consumo de energía, una tarea para la cual los aceleradores de GPU son especialmente adecuados. Un sistema a exaescala fabricado con los aceleradores de GPU de última generación de NVIDIA podría consumir cinco veces menos energía que un sistema x86 basado en CPU, lo que permite que los diseñadores de sistemas ofrezcan niveles extremamente más altos de desempeño con uso eficiente de energía.

Acerca de la plataforma de computación acelerada NVIDIA Tesla

La plataforma de computación acelerada Tesla fue diseñada desde el principio para ofrecer eficiencia energética, computación de alto rendimiento, ciencia computacional, supercomputación, computación empresarial, análisis de datos complejos y aplicaciones de aprendizaje de máquinas. Proporciona un desempeño drásticamente más elevado y más eficiencia energética que un enfoque solo con CPU. La plataforma se integra profundamente con los aceleradores de GPU más rápidos del mundo, recursos de administración de sistema avanzados, tecnología de comunicaciones aceleradas y NVIDIA CUDA, el modelo de computación paralela más extendido del mundo.