Jupiter – pierwszy eksaskalowy superkomputer w Unii Europejskiej i krok w stronę cyfrowej suwerenności

Czym jest komputer eksaskalowy?

Jupiter to pierwszy z jak dotąd dwóch zaplanowanych superkomputerów eksaskalowy, jakie w najbliższym czasie staną na terenie Unii Europejskiej. Termin eksaskalowy wynika z innego określenia, eskaflopowy, i  odnosi się do wydajności, którą w wielu przypadkach, nie tylko superkomputerów, ale też na przykład konsol, mierzy się we FLOPS-ach. FLOPS to liczba operacji na liczbach zmiennoprzecinkowych, jaką dana maszyna jest przeprowadzić w sekundę .

Eksaflops odnosi się zatem do rzędu wielkości – po gigaflopsach, teraflopsach czy petaflopsach przyszedł czas na eksaflopsy. Zupełnie jak w przypadku pojemności pamięci masowej mówiliśmy o gigabajtach czy terabajtach, tak w przypadku superkomputerów dotarliśmy już do rzędu eksaflopsów. Komputery eksaskalowe są zatem w stanie przeprowadzać co najmniej trylion operacji na liczbach zmiennoprzecinkowych na sekundę.

Jak rodzi się Jupiter

Jupiter jest konstruowany w kooperatywie publiczno-prywatnej powołanej z inicjatywy Unii Europejskiej – European High-Performance Computing Joint Undertaking . Dotychczas w ramach takiej współpracy zbudowano już wiele superkomputerów, z których najbardziej zaawansowany jest zlokalizowany w Kaajani w Finalndii LUMI, którego moc obliczeniowa wynosi 375-550 petaflopsów. To minimum dwa razy mniej niż to, co zaoferuje Jupiter.

Nowy superkomputer zacznie być fizycznie budowany na początku przyszłego roku w Forschungszentrum Jülich nieopodal Monachium. Koszt całego przedsięwzięcia to około 273 mld euro , co czyni Jupitera nie tylko najbardziej zaawansowanym pod względem technicznym, ale tez najdroższym przedsięwzięciem realizowanym w Unii Europejskiej w obszarze konstruowania superkomputerów w historii. Drugie tyle zostanie wydane na koszty operacyjne w pierwszych 6 latach działania Jupitera.

Na czym polega wyjątkowość Jupitera?

Sama inicjatywa jest zbieżna z interesami Unii Europejskiej, na której terenie w ostatnim czasie w życie wszedł Akt o suwerenności cyfrowej . Poza granicami Wspólnoty superkomputery eksaskalowe działają już od kilku lat, zatem Europa dopiero dogania czoło stawki, niemniej suwerenność jest tutaj podwójna. Chodzi nie tylko o uniezależnienie od zewnętrznych centrów danych, ale także o zastosowane podzespoły.

Drugi aspekt suwerenności to bowiem architektura Jupitera . Przez lata w budowie komputerów, nie tylko superkomputerów, ale też stacji roboczych i zwykłych komputerów osobistych, standardem było stosowanie procesorów o architekturze x86. Niech świadczy o tym fakt, że na liście 10 najpotężniejszych superkomputerów jest tylko jedna maszyna, która wykorzystuje inną. Teraz dołączy do niej Jupiter.

Jupiter jest budowany z użyciem klastrów wykorzystujących produkowane we Francji procesory SiPearl Rhea1, które są procesorami ARM, która z kolei bazuje na otwartej architekturze RISC-V. Oznacza to, że w przypadku Jupitera udało się zbudować eksaskalowy superkomputer bez konieczności korzystania z własnościowej architektury x86 wykorzystywanej przez Intela. W Jupiterze nie pojawią się także żadne układy AMD.

Jedną z najciekawszych i relatywnie nowatorskich koncepcji, jaka przyświeca podczas budowania Jupitera, jest tzw. Modular Supercomputing Architecture (MSA) . Można ją w dużym uproszczeniu porównać do tego, jak dziś buduje się smartfonowe SoC-i. Zamiast rozbudowywać jednolite układy, na przykład skalować wydajność konkretnych procesorów, różnicuje się architekturę i na jednej płytce znajdują się różne jednostki obliczeniowe wyspecjalizowane w różnych obliczeniach. Można też w ten sposób ograniczać zużycie energii.

W rezultacie klastry Jupitera będą zaprojektowane tak, aby każdy element stosu danej aplikacji był liczony na takim module MSA, gdzie będą dokonywane z największą wydajnością . Jako przykład podaje się na przykład kod, który wymaga dużej skalowalności – wówczas trafi on na moduł wyposażony w dostarczane przez firmę NVIDIA akceleratory GPU. Inne komponenty, które nie wymagają skalowania, mogą być przetwarzane na poszczególnych wątkach modułu ogólnego przeznaczenia.

Droga do cyfrowej suwerenności

Mówimy więc o gigantycznym przedsięwzięciu, w przypadku którego faktycznie można mówić o przynajmniej częściowej suwerenności technicznej od amerykańskich dostawców. Wyjątek stanowi NVIDIA, która będzie dostarczać akceleratory. Podobnie jak procesory SiPearl będą one jednak dostosowane do tego, by działać na europejskich płytach głównych , a konkretniej wyprodukowanych przez Atos platformach BullSequana.

No dobrze, a po co nam to wszystko? Jako najbardziej zaawansowany superkomputer w Europie Jupiter będzie wykorzystywany zarówno do konwencjonalnych obliczeń, jak i do prac nad sztuczną inteligencją. Jego moc obliczeniowa posłuży m.in. do przeprowadzania symulacji zmian zachodzących w klimacie, a także w toku prac nad nowymi lekami. Ponadto w celach badawczych jeden z modułów MSA ma być wyposażony w klastry kwantowe.