Superpočítač vzkříšen

Dokonce i v oblasti definované neustálými průlomy byl tento úspěch šokující: loni v březnu japonská vláda zapálila počítač, který se brzy ukázal jako nejrychlejší na světě, v některých případech překonal příští nejrychlejší počítač o faktor 10. Sestavení Earth Simulatoru, postaveného společností NEC, trvalo čtyři roky a stálo nejméně 350 milionů dolarů. Rychle poskytl skutečné vědecké výsledky v globálním modelování klimatu a dokončil simulace, díky nimž ostatní počítače vypadaly hrubě. Vědci z celého světa se seřadili kvůli omezenému množství počítačového času dostupného výzkumníkům mimo Japonsko. V červnu, jen několik týdnů poté, co se stroj probudil k životu, tři ze šesti finalistů prestižních cen Gordona Bella v oblasti vysoce výkonných počítačů provozovali své projekty na Earth Simulatoru.

O novinkách se loni na jaře postaralo několik článků, které citovaly odborníky, kteří porovnávali Simulátor Země se Sputnikem – dalším příkladem toho, že Spojené státy byly v kritické technologii vážně překonány. Ale mimo řídké kruhy špičkové výpočetní techniky tento příběh brzy zemřel. Američtí prodejci počítačů tento úspěch bagatelizovali, odmítali Earth Simulator jako starou technologii nebo příliš specializovaný na to, aby byl hodně užitečný, dokonce trvali na tom, že šlo o reklamní trik. Dejte nám 400 milionů dolarů, které můžeme utratit za jeden počítač, a mohli bychom něco postavit stejně rychle, říká Peter Ungaro, viceprezident pro vysoce výkonné výpočty v IBM.

Tento příběh byl součástí našeho vydání z února 2003

• Viz zbytek čísla
• předplatit

To se mi líbí, posmívá se Gordon Bell, konstruktér prvního minipočítače pro digitální zařízení a osobnost v oblasti vysoce výkonných počítačů. Jak to IBM udělá? Kde je ta technologie? Chci se vsadit o 1 000 $, že v příštím roce IBM nedosáhne nákladového výkonu Earth Simulatoru na žádném systému, který má. Ve skutečnosti IBM nedávno získala kontrakt ministerstva energetiky na stavbu dvojice strojů navržených tak, aby běžely dvakrát až devětkrát rychleji než Earth Simulator, ale dokončení projektu bude trvat až do roku 2005. Stejně jako mnozí z těch, kteří se podílejí na vysoce výkonných vědeckých počítačích, Bell věří, že úspěch Japonska odhalil zející díru ve vývoji superpočítačových systémů ve Spojených státech – díru, kterou samy peníze zaplnit nemohou.

Co se stalo, že umožnilo NEC zaujmout tak ohromné ​​vedení v oblasti výpočetního výkonu? Jednoduše řečeno, japonská vláda uznala za vhodné dotovat vývoj nejdražšího počítače na světě. Cílem projektu nebylo získat chlubící se práva ze Spojených států, ale zlepšit porozumění vědcům globálního klimatu vytvořením stroje, který provádí lepší modelování a simulace počasí než kdy předtím.

Ve stejné době vládní financování výzkumu v oblasti špičkových počítačů ubývalo v reakci na hluboce zakořeněnou představu USA, že vývojáři superpočítačů, podobné matkám blahobytu, by se měly starat spíše o sebe, než přežívat z vládních dávek. Ve srovnání s jakoukoli jinou částí počítačového trhu je trh se superpočítači malý a pomalu roste, takže když vyschly veřejné finance, vyschly i soukromé investice do vysoce výkonných architektur. Posledních zhruba deset let se proto americký důraz v superpočítači soustředil na propojování klastrů komoditních procesorů – těch, které jsou navrženy pro každodenní obchodní aplikace – v takzvaných masivně paralelních konfiguracích. Tento přístup je v ostrém kontrastu s japonskou vizí specializovaných architektur vyvinutých výhradně pro trh s vysokým výkonem.

Je pravda, že komoditní přístup zašel daleko: při psaní tohoto článku se dva komoditní stroje, dva superpočítače ASCI Q vyrobené společností Hewlett-Packard v Los Alamos National Laboratory v Novém Mexiku, umístily jako druhé nejrychlejší na světě (měřeno Top500.org , nezisková analytická skupina). Myšlenka využít mnoho low-endových procesorů k provádění komplikovaných úkolů také zaujala veřejnou představivost, s projekty jako např.SETI @ home, která využívá stolní počítače více než čtyř milionů dobrovolníků, aby skenovali data z radioteleskopů a hledali vzory svědčící o mimozemské inteligenci. Klastry Beowulf, které využívají metodu vyvinutou v roce 1994 pro propojení počítačů, aby se maximalizoval jejich výpočetní výkon, ještě více usnadnily dosažení vysoké úrovně výkonu s relativně nízkými kapitálovými investicemi. Komoditní přístup se bezesporu osvědčil pro mnoho aplikací, které najednou běžely na specializovaném velkém železe.

Ale navzdory těmto výdobytkům Spojené státy bolestně zaostávají právě v oblasti, kde na výpočetních svalech záleží nejvíce a kde může národ nejvíce získat: v simulaci tak složitých systémů, jako je počasí na makroskopickém konci a skládání proteinů na mikroskopickém . Tato simulační schopnost je stále důležitější pro rozvoj základní vědy i pro národní bezpečnost.

Přimět soukromý sektor, aby za tuto schopnost platil, je jako tvrzení obranného průmyslu, že jaderné ponorky musí mít nějaký druh komerčního vedlejšího produktu, říká Horst Simon, ředitel National Energy Research Scientific Computing Center v Oaklandu, CA, kde se nachází 12. nejrychlejší počítač. . Ve Spojených státech jsme se vydali směrem, který nebude fungovat.

Need for Speed

Jaké jsou skutečné výhody zrychlování počítačů? Proč koneckonců nemůžeme použít stroj, kterému dokončení úkolu trvá měsíc nebo týden místo dne nebo hodiny? U mnoha problémů můžeme. Ale pravdou je, že teprve začínáme získávat výpočetní výkon, abychom pochopili, co se děje v systémech s tisíci nebo miliony proměnných; i ty nejrychlejší stroje právě odhalují příslib toho, co přijde.

Vezměme si například skleníkové plyny a způsob, jakým ovlivňují globální klima, což je jeden z problémů, ke kterému byl vyvinut Simulátor Země. S dostatečně rychlými počítači, které přesně předpovídají klimatické změny, můžeme s mnohem větší jistotou vědět, jaká úroveň atmosférického oxidu uhličitého roztaví polární ledové čepičky. Podobně, protože Earth Simulator modeluje klima planety na neuvěřitelném stupni granularity, může provádět simulace, které zohledňují účinky takových místních jevů, jako jsou bouřky. Tyto jevy mohou ovlivnit oblasti široké pouze 10 kilometrů na rozdíl od 30 až 50 kilometrů, které většina modelů počasí používá jako standardní velikost mřížky.

Nebo si vezměte potíže, se kterými jsme se setkali při pokusu pochopit a využít jadernou fúzi – která je věčným všelékem na naše energetické problémy. Provedení jediného experimentu [fúze] může trvat deset let, říká Thomas Sterling, spolupracovník fakulty v Centru pokročilého výpočetního výzkumu na Caltech. Rychlejší počítače by tyto projekty urychlily o desítky let, což by nám umožnilo nejen navrhovat bezpečné reaktory, které nám dávají sílu řídit planetu, ale také vědět, jak se zbavit odpadu.

Jeden nedávný příklad příslibu i omezení dnešních nejvýkonnějších počítačů pochází ze stroje ASCI White od IBM, čtvrtého nejrychlejšího superpočítače na světě, který výzkumníci IBM použili ke zkoumání toho, jak materiály praskají a deformují se pod tlakem. Studie, oznámená loni na jaře, simulovala chování miliardy atomů mědi. Miliarda jistě zní jako spousta proměnných – dokud si neuvědomíte, že k vytvoření byť jednoho krychlového centimetru mědi by bylo potřeba více než sto bilionkrát tolik atomů.

Existuje názor, že vysoce výkonná výpočetní technika je vyspělé odvětví, kde byly všechny problémy vyřešeny a my jsme se posunuli dál, říká Burton Smith, hlavní vědecký pracovník Cray, průkopnické superpočítačové společnosti v Seattlu. To není pravda. Rozpaky z Earth Simulatoru odhalují skutečnost, že je zde ještě spousta porozumění.

Zakázkové versus komoditní

Během posledního desetiletí bylo vše, co jsme o počítačích slyšeli, o tom, jak je udělat menší, rychlejší, levnější, spíše jako komodity. Naše notebooky mají například stejné možnosti jako počítač Cray z poloviny 70. let. Pak přichází monstrózní Earth Simulator: má velikost čtyř tenisových kurtů a stojí téměř dvakrát tolik než jeho nejbližší konkurence, stroje ASCI Q. Pokud je toto budoucnost superpočítačů, co si o tom máme myslet? Stroj se dokonce nemůže pochlubit zvláště novou architekturou: NEC použil techniku ​​​​nazvanou vektorové výpočty, která pochází z nejstarších dnů Cray.

Ale kromě své nemotornosti a architektonických zvláštností je Earth Simulator příkladem přístupu k vysoce výkonným počítačům, který se zásadně liší od přístupu, který dnes používá většina amerických výrobců počítačů. Earth Simulator byl navržen zdola nahoru – od jeho procesorů po komunikační sběrnice, které propojují procesory a paměť – jako nejrychlejší počítač na světě. Kdy způsobí americký přístup k propojení univerzálních procesorů, jako jsou ty, které obsluhují webové stránky, výsledek, který se bude rovnat výkonu stroje výslovně navrženého pro výkon? Můj názor je, že to nemůžete udělat, říká Bell. Jednoduše nevidím způsob, jak se s počítačem pro všeobecné použití dostat odtamtud sem.

Výkonová výzva začíná u procesoru. Data získaná ve vědeckých výpočtech mají často podobu číselných seznamů, hodnot spojených s pozorováním v reálném světě. Tradičně počítače jednaly s těmito hodnotami postupně a získávaly je z paměti jednu po druhé. Na začátku 70. let pak Seymour Cray udělal intuitivní skok: proč nenavrhnout počítač tak, aby jeho procesory mohly požadovat celý seznam nebo vektor najednou, místo aby čekal, až paměť postupně zareaguje na každý požadavek? Takový procesor by strávil více času výpočtem a méně času čekáním na data z paměti. Od poloviny 70. do 80. let 20. století dosahovaly Crayovy vektorové superpočítače rekord za rekordem. Vyžadovaly však drahé specializované čipy, a proto byly vektorové výpočty ve Spojených státech po roce 1990 z velké části opuštěny, když se ujal pojem masivně paralelních systémů vyrobených z běžně dostupných procesorů.

Vektorové výpočty nicméně zůstaly jedním z nejúčinnějších způsobů, jak zvládnout rozsáhlé simulace, což přimělo NEC, aby přijal Crayův přístup, když se ucházel o vládní zakázku na stavbu Simulátoru Země. Jakmile se architekti NEC rozhodli stavět pro rychlost spíše než pro standardizaci, mohli svobodně vyvinout nejen specializované procesory, ale také širší komunikační cesty mezi procesory, což ještě zvýšilo rychlostní výhodu hardwaru. Mnoho takových vylepšení je zabudováno do NEC SX6, základního stavebního kamene Earth Simulatoru. Vektorová architektura se nejlépe hodí pro počítačové simulace vědeckých a technických problémů velkých výzev, jako je globální oteplování, konstrukce nadzvukových letadel a fyzika v nanoměřítku, říká Makoto Tsukakoshi, generální manažer projektu Earth Simulator ve společnosti NEC.

Spojení komoditních strojů se standardními komerčními sítěmi na druhé straně přesouvá rychlostní zátěž z hardwaru na software. Počítačoví vědci musí psát paralelní programy, které analyzují problémy do bloků, a pak explicitně řídit, které procesory by měly zpracovávat jednotlivé bloky – to vše ve snaze minimalizovat čas strávený předáváním bitů přes komunikační úzká hrdla mezi procesory.

Takové programování se ukázalo jako extrémně obtížné: z přímočarého programu FORTRAN se stává nudná změť kódu, která vyžaduje přepisování a ladění odborníky na paralelní programování. Doufám, že svou pozornost zaměřím spíše na svůj výzkum než na to, jak programovat, říká Hitoshi Sakagami, výzkumník z japonského technologického institutu Himeji a finalista ceny Gordona Bella za práci s použitím Simulátoru Země. Nepovažuji paralelní počítače za přijatelné nástroje pro můj výzkum, pokud jsem neustále nucen kódovat paralelní programy.

Není to lenost, která bránila programátorům najít lepší způsoby, jak psát paralelní kód. Lidé extrémně tvrdě pracovali na vývoji nového aplikačního softwaru založeného na různých algoritmech pro použití paralelních strojů, s malým úspěchem, říká Jim Decker, hlavní zástupce ředitele Úřadu pro vědu na ministerstvu energetiky. (Deckerova agentura je zodpovědná za základní výzkum v oblastech, jako je energetika a životní prostředí.) Vektorové stroje často využívají svou vlastní formu paralelního zpracování, ale matematika pro to je mnohem méně komplikovaná; Vědci z Earth Simulatoru jsou například schopni programovat pomocí klasického počítačového jazyka FORTRAN, který má mnohem přímější přístup.

Superpočítač obsahující velké množství komerčních procesorů není jen těžké naprogramovat. Ukázalo se, že zisky z přidání dalších procesorů do komoditního systému se nakonec zmenší na bezvýznamnost, protože přimět je ke spolupráci je stále obtížnější. To, co skutečně rozbušilo srdce výpočetních vědců o Simulátor Země, nebyl špičkový nebo maximální počet výpočtů provedených za sekundu, což je zhruba čtyřnásobek kapacity dalšího nejrychlejšího stroje a samo o sobě je dostatečně působivé. Místo toho to byla schopnost počítače pro skutečné řešení problémů (což je koneckonců to, co vědce zajímá). Earth Simulator dokáže po dlouhou dobu omezit výpočty až na 67 procent své špičkové kapacity. Ve srovnání s tím masivně paralelní přístup - no, to se nesrovnává.

Pokud do systému hodíte dostatek těchto komoditních procesorů a nebudete zahlceni náklady na komunikační síť na jejich propojení, můžete nakonec dosáhnout špičkového výkonu Earth Simulatoru, říká Sterling. O těchto systémech se však jen zřídka veřejně uvádí, že jejich trvalý výkon je často pod pěti procenty špičkové hodnoty nebo dokonce jedním procentem špičky.

Ačkoli je jistě levnější stavět superpočítače z komoditních částí, mnoho počítačových vědců má podezření, že náklady na vývoj paralelního softwaru ve skutečnosti zdražují provozování vědeckých aplikací na takovém stroji.

Lidé si oblíbili nízké náklady na to, co zní jako velmi vysoká úroveň výkonu u komoditních strojů, říká Decker. Ale ve skutečnosti nejsou levnější na stavbu. Musíme se podívat na udržitelný výkon a také na náklady na vývoj softwaru. Náklady na software jsou obecně vyšší než náklady na hardware, takže pokud existují hardwarové přístupy, které usnadňují řešení problému, je lepší investovat do hardwaru. Při zpětném pohledu si myslím, že by bylo lepší, kdybychom se vydali jinou cestou.

Hra Catch-Up

Pokud by se na Earth Simulator skutečně pohlíželo jako na další Sputnik, americká vláda by právě teď dala do rozpočtu nějaké vážné peníze na výzkum a vývoj superpočítačů. Koneckonců, NASA utratila více než 19 miliard dolarů – v dnešních dolarech zhruba 80 miliard dolarů – na mise Apollo s cílem dostat člověka na Měsíc. Ale George W. Bush není žádný John F. Kennedy a závod o překonání Simulátoru Země nezaujal ani představivost veřejnosti, ani odpovídající úroveň veřejného financování.

Existuje však jeden opakující se faktor pro výdaje USA na superpočítače – potřeba většího výpočetního výkonu pro simulaci výkonu jaderných zbraní namísto podzemního testování. V listopadu Národní úřad pro jadernou bezpečnost ministerstva energetiky udělil IBM tříletý kontrakt v hodnotě 267 milionů dolarů na vybudování dvou superpočítačů – ASCI Purple a Blue Gene/L – u nichž se předpokládá, že budou mít vyšší kombinovaný výpočetní výkon než dnešních 500 nejrychlejších superpočítačů dohromady. A v reakci na Simulátor Země zahájila americká Agentura pro pokročilé obranné projekty svůj vlastní, skromnější program na financování výzkumu superpočítačů. Agentura začíná s individuálními granty na výzkum ve výši 3 miliony dolarů pro přední průmyslové společnosti Cray, IBM, Hewlett-Packard, Silicon Graphics a Sun Microsystems, po kterých budou následovat další finanční prostředky, pokud budou splněny technologické milníky. Nové obranné projekty začaly oživovat průmysl. Burton Smith z Craye říká: To skutečně znamená konec poměrně dlouhého období, kdy vláda

se nepodílí na počítačovém výzkumu a vývoji.

Dalším způsobem, jak nastartovat americký superpočítač, může být další investice do vektorového počítání, což je přístup, který Earth Simulator dokazuje, že američtí vývojáři předčasně opustili. Současný stav vysoce výkonné architektury se vrací k robustnosti 25 let staré základní vektorové architektury Cray, kterou NEC přijal a nadále zlepšuje, říká Bell. Architekti ze Spojených států odmítli architekturu a nedokázali vyvinout konkurenční alternativy.

Ale kde se budou vyvíjet nové vektorové počítače? Stejně jako Spojené státy kdysi zaostávaly ve spotřební elektronice, rychle ztratily také odborné znalosti potřebné k budování takových systémů. Z lichých 40 společností, které se koncem 80. let specializovaly na vysoce výkonné počítače, zůstala v podnikání pouze Cray, která přežila akvizici Silicon Graphics v roce 1996 a Tera v roce 2000. (Tera okamžitě změnila své jméno na Cray jako potvrzení Cray je jediným výrobcem superpočítačů v USA, který podporuje vektorové zpracování. Loni na podzim začal Cray dodávat nový vektorový počítač X1; Plně naložený stroj překoná Earth Simulator téměř o 50 procent, říká společnost. Cray ale ještě neprodal systém X1, který by byl tak výkonný, a zatímco americká armáda a ministerstvo energetiky vyhodnocují jeho potenciál, ostatní zákazníci se pochopitelně bojí závislosti na architektuře, kterou podporuje pouze jedna relativně malá společnost.

To vše ponechává americké superpočítačové naděje upnuté z větší části na zcela nové architektury – ty, které mohou mít potenciál překonat vektorové výpočty. Ačkoli granty DARPA byly zahájeny v reakci na Simulátor Země, jejich cílem je dosáhnout zásadně jiného cíle: vyrobit superpočítače, které jsou nejen rychlejší, ale také levnější na stavbu a použití než cokoli dříve vyvinutého. Existuje způsob, jak to udělat najednou? Je logické si myslet, že by to mělo být, ale odpověď není zřejmá. V éře hojnosti hladovíme, říká Bill Dally, profesor elektrotechniky a informatiky na Stanfordské univerzitě. Všechny ingredience pro výpočetní techniku ​​– aritmetika, komunikace, paměť – jsou stále levnější a téměř u čehokoli kromě [vysoce výkonné] výpočetní techniky se náklady na jednotku při škálování zlevňují.

Stejně jako u každé nové architektury bude největší výzvou problém s pamětí, kde poměrně pomalá cesta do paměti a z paměti omezuje efektivitu procesoru. I když Cray pokračuje ve využívání vlastních vektorových počítačových systémů, Cray na tento problém útočí úpravou meziprocesorových komunikačních technik používaných v Earth Simulatoru ke zvýšení toku dat v Red Storm, masivně paralelním počítači, který má být postaven v Sandia National Laboratories v New Mexiko.

Dally věří, že vyvinul další řešení, které nazývá streamování. Zatímco tradiční výpočetní architektura zachází se všemi aritmetickými operacemi stejně, výpočty v mnoha vědeckých simulacích staví samy na sobě, bez nutnosti ukládat mezilehlé hodnoty do dlouhodobé paměti. Takže místo předávání řízení z jedné instrukce do druhé a postupného přístupu k paměti, Dally buduje systém, který streamuje data do procesorů, které pak řeší problém lokálně prostřednictvím mnoha mezivýpočtů a streamují hotové hodnoty zpět do paměti. Skládání proteinů je příkladem, kdy k pochopení toho, jak dvě molekuly interagují, musíte provést asi 500 mezivýsledků, než dosáhnete toho, který chcete, říká Dally. Pomocí streamování můžete zachytit tyto zprostředkované výsledky v místních registrech, kde je komunikační šířka pásma velmi levná a nikdy se nedotknete paměťového systému.

Pokroky v technikách výroby mikroprocesorů také umožňují umístit procesory a velké množství paměti na stejný čip, čímž se zkracuje vzdálenost, kterou musí instrukce a data urazit. IBM plánuje vyzkoušet takové techniky procesoru v paměti v superpočítači a DARPA financuje úsilí na University of Southern California, aby přesně prozkoumalo, jak může technologie procesoru v paměti zlepšit výkonné systémy. Výzkumníci z University of Southern California spolupracují se společností Hewlett-Packard na dodání experimentálního systému agentuře DARPA k vyhodnocení. A projekt ve společnosti Caltech známý jako Gilgamesh zkoumá nejlepší způsob, jak uspořádat paměť a logiku dohromady na čipu: pokud by například malé bloky paměti a logiky byly rozptýleny kolem čipu, doba cestování by se nadále zkracovala, což by zvýšilo výkon.

Další možností je prostě postavit celou architekturu na hlavu. Burton Smith z Cray a Sterling z Caltechu spolupracují na projektu financovaném DARPA, který nazývají Cascade. Oba zkoumají způsoby, jak využít skutečnost, že ve špičkových vědeckých výpočtech je objem samotných dat často mnohem větší než objem aplikačního programu. Jinými slovy, pokud je obsah uložený v paměti mnohem větší, než program potřebuje ke spuštění, proč je vůbec přesouvat? Proč místo toho nepřesunout program do paměti? Jsou ochotni se podělit o svůj optimismus, ale Smith a Sterling o jejich rodící se architektuře neříkají nic jiného. Jsem čistě subjektivní, ale myslím si, že je to ta nejzajímavější věc na vysoce výkonných počítačích za posledních 20 let, říká Sterling.

Toto jsou návrhy, které vzbuzují největší zájem vládních agentur, které pravděpodobně nakupují vysoce výkonné systémy budoucnosti. Ale z velké části jsou to prototypy, nebo ještě méně, a osvědčí se až poté, co budou provedeny radikální změny ve všem, od návrhu procesoru až po způsob, jakým je navržen software. Výzvou pak zůstane najít způsob, jak vyrábět nové systémy efektivně a bez závad. Jinými slovy, tyto nápady nenabízejí žádné rychlé řešení.

KDO VYRÁBÍ NEJSUPERRYCHLEJŠÍ POČÍTAČE?
		Specifikace nejrychlejšího stroje
Společnost	Číslo v top 500 název Rychlost (Gigaflops) Umístění
Hewlett Packard	137 ASCI Q 7,727	Národní Los Alamos Laboratoř, NM
IBM	129 ASCI Bílá 7 226	Lawrence Livermore Národní laboratoř, CA
Sun Microsystems	88 HPC 4500 420	švédské ozbrojené síly, Stockholm, Švédsko
Silikonová grafika	45 ASCI Modrá hora 1 608	Národní Los Alamos Horská laboratoř, NM
Cray	22 T3E 1200 1166	Neznámý (vláda USA)
NEC	15 Simulátor Země 35 860	Centrum simulátorů Země, Simulátor Yokohama, Japonsko

Současné a navrhované superpočítačové architektury
Architektonický přístup	Popis	Výhody	Hlavní zastánci
Komoditní klastry (provozní)	Stovky nebo tisíce běžně dostupných serverů s připojením s nízkou šířkou pásma	Nízkonákladová výstavba; efektivní s problémy, které lze rozdělit na kousky	Hewlett-Packard, IBM, Silicon Graphics
Vektorové výpočty (provozní)	Stovky na zakázku vyrobených orocessorů s vysokorychlostními konektory	Více času stráveného na počítači, méně času na komunikaci	Cray, NEC
Streamování (experimentální)	Mezihodnoty výpočtů uložené v lokální paměti	Rychlost; přenos dat na čipu pro snížení problémového místa v paměti	Stanfordská Univerzita
Procesor v paměti (experimentální)	Procesní obvody a krátkodobá paměť jsou rozptýleny na stejném čipu	Rychlost; kratší vzdálenost mezi procesory a pamětí	University of Southern California, Caltech, IBM
Cascade (experimentální)	Data, spíše než software, uložená v místní paměti procesoru	Méně volání do paměti v případech, kdy jsou datové sady větší než programy	Cray, Caltech

Projekt Apollo společnosti Computing?

V posledním desetiletí stála americká komunita vysoce výkonných počítačů na ramenou gigantů. Mnoho ředitelů center pro vědecké výpočty tvrdí, že se domnívají, že Spojené státy jsou v kritickém bodě rozhodování, kde by výběr projektů a množství finančních prostředků investovaných do nových vysoce výkonných počítačových architektur mohly hmatatelným způsobem ovlivnit budoucí bezpečnost a prosperitu.

K vyřešení tohoto nepříjemného problému bude skutečně zapotřebí kombinace dobrých nápadů z univerzit a vládního financování a dobrého průmyslového inženýrství, říká Bell. Vybudování nového čipu je přímo na hranici toho, čeho může univerzita dosáhnout; pak potřebujete někoho, kdo má zdroje na to, aby provedl podrobné technické věci, jako je chlazení a připojení a tak dále. Bude to stát hodně úsilí.

Ale pokud se to udělá správně, může rozkvést zcela nový zlatý věk vědy. Jedním z nejnápadnějších aspektů projektu Earth Simulator je jeho otevřenost. Vědci spolu komunikují navzdory jazykovým a geografickým bariérám. Testují teorie a provádějí simulace, které mají potenciál zlepšit naše chápání světa a jsou přínosem pro nás všechny. Před několika měsíci Sterling zprostředkoval schůzku mezi Tetsuyou Sato, ředitelem zařízení Earth Simulator, a Johnem Gyakumem, profesorem McGill University, který je jedním z předních světových odborníků na způsoby, jak malé meteorologické systémy, jako jsou bouřky, ovlivňují globální vzorce počasí. Před Simulátorem Země neexistoval žádný počítač, který by dokázal tak malé systémy snadno začlenit do rozsáhlých klimatických simulací. Teď tam může být. Otevřeli se spolupráci, protože jim záleží především na vědeckých výsledcích, říká Sterling. A to, co dělají, je důležité pro všechny na planetě.

Není to tedy jen pokrok v informatice, ale je zapotřebí více a chytřejších počítačů. Jde o pokrok v každé vědě. Věda v 21. století spočívá na třech pilířích, říká Decker z energetického ministerstva. Jako vždy existuje teorie a experimenty. Ale simulace bude třetím pilířem vědeckého objevu. Vzhledem k problémům, kterým čelíme, jednoznačně chceme být v naší vědě na špici. Pokud je výkon našich počítačů o řád nižší, než jaký víme, že mohou být i dnes, pak nebudeme.

skrýt