Computació exaescala

La computació exaescala fa referència als sistemes informàtics capaços de calcular almenys "1018 IEEE 754 Double Precision (64 bits) operacions (multiplicacions i/o addicions) per segon (exaFLOPS)"; és una mesura del rendiment del superordinador.

La computació a escala és un assoliment important en l'enginyeria informàtica: principalment, permet millorar les aplicacions científiques i una millor precisió de predicció en dominis com la previsió meteorològica, la modelització del clima i la medicina personalitzada. Exascale també arriba al poder de processament estimat del cervell humà a nivell neuronal, un objectiu del ja desaparegut Human Brain Project. Hi ha hagut una cursa per ser el primer país a construir un ordinador exaescala, normalment classificat a la llista TOP500.

El 2022, es va anunciar el primer ordinador públic exaescala del món, Frontier. A November 2023, és el superordinador més ràpid del món.[1]

Definicions

Les operacions de coma flotant per segon (FLOPS) són una mesura del rendiment de l'ordinador. Els FLOPS es poden registrar en diferents mesures de precisió, però la mesura estàndard (utilitzada per la llista de superordinadors TOP500) utilitza operacions de 64 bits (format de coma flotant de doble precisió) per segon utilitzant el benchmark LINPACK d'alt rendiment (HPLinpack).

Tot i que un sistema informàtic distribuït havia trencat la barrera d'1 exaFLOPS abans de Frontier, la mètrica normalment es refereix a sistemes informàtics únics. Els superordinadors també havien trencat prèviament la barrera 1 exaFLOPS utilitzant mesures de precisió alternatives; de nou, aquests no compleixen els criteris per a la computació exascala mitjançant la mètrica estàndard. S'ha reconegut que HPLinpack pot no ser una bona mesura general de la utilitat dels superordinadors en aplicacions del món real, però és l'estàndard comú per a la mesura del rendiment.[2][3]

Reptes tecnològics

S'ha reconegut que permetre que les aplicacions explotin plenament les capacitats dels sistemes informàtics exaescala no és senzill. El desenvolupament d'aplicacions intensives en dades sobre plataformes exaescala requereix la disponibilitat de paradigmes de programació i sistemes d'execució nous i efectius. El projecte Folding@home, el primer a trencar aquesta barrera, es basava en una xarxa de servidors que enviaven peces de treball a centenars de milers de clients mitjançant una arquitectura de xarxa model client-servidor.[4]

Història

El primer ordinador petascale (1015 FLOPS) va entrar en funcionament l'any 2008.[5] En una conferència de supercomputació el 2009, Computerworld va projectar la implementació d'exascala per al 2018.[6] El juny de 2014, l'estancament de la llista de superordinadors Top500 va fer que els observadors qüestionin la possibilitat de sistemes d'exaescala per al 2020.[7]

Tot i que el 2018 no es va aconseguir la computació exascala, el mateix any el superordinador Summit OLCF-4 va realitzar 1,8 ×1018 càlculs per segon utilitzant una mètrica alternativa mentre analitzava informació genòmica. L'equip que ho va fer va guanyar el premi Gordon Bell a la Conferència de supercomputació ACM/IEEE 2018.

La barrera exaFLOPS es va trencar per primera vegada el març de 2020 pel projecte d'investigació sobre coronavirus de la xarxa informàtica distribuïda Folding@home.[8][9][10][11]

El juny de 2020 el superordinador japonès Fugaku va aconseguir 1,42 exaFLOPS utilitzant la referència alternativa HPL-AI.

El 2022, es va anunciar el primer ordinador públic exaescala del món, Frontier. A June 2023, és el superordinador més ràpid del món.[12]

Referències

  1. ↑ «November 2023 | TOP500» (en anglès). www.top500.org. [Consulta: 1r febrer 2024].
  2. ↑ Bourzac, Katherine Nature, 551, 7682, 11-2017, pàg. 554–556. DOI: 10.1038/d41586-017-07523-y. PMID: 29189799 [Consulta: lliure].
  3. ↑ Reed, Daniel. «Exascale Computing and Big Data: The Next Frontier» (en anglès). Arxivat de l'original el 18 June 2022. [Consulta: 3 juny 2022].
  4. ↑ «About – Folding@home» (en anglès americà). Arxivat de l'original el 28 March 2020. [Consulta: 26 març 2020].
  5. ↑ National Research Council (U.S.). The potential impact of high-end capability computing on four illustrative fields of science and engineering (en anglès). The National Academies, 2008, p. 11. ISBN 978-0-309-12485-0. 
  6. ↑ «Scientists, IT community await exascale computers» (en anglès). Computerworld, 07-12-2009. Arxivat de l'original el 12 December 2009. [Consulta: 18 desembre 2009].
  7. ↑ Anthony, Sebastian. «Supercomputer stagnation: New list of the world's fastest computers casts shadow over exascale by 2020» (en anglès). Extremetech.com, 24-06-2014. Arxivat de l'original el 28 August 2014. [Consulta: 25 juny 2014].
  8. ↑ Folding@home. «Thanks to our AMAZING community, we've crossed the exaFLOP barrier! That's over a 1,000,000,000,000,000,000 operations per second, making us ~10x faster than the IBM Summit!pic.twitter.com/mPMnb4xdH3» (en anglès). @foldingathome, 25-03-2020. Arxivat de l'original el 26 March 2020. [Consulta: 26 març 2020].
  9. ↑ «Folding@Home Active CPUs & GPUs by OS» (en anglès). www.foldingathome.org. Arxivat de l'original el 12 April 2020. [Consulta: 8 abril 2020].
  10. ↑ «Folding@Home Crushes Exascale Barrier, Now Faster Than Dozens of Supercomputers - ExtremeTech» (en anglès). www.extremetech.com. Arxivat de l'original el 17 April 2020. [Consulta: 4 abril 2020].
  11. ↑ «Folding@Home exceeds 1.5 ExaFLOPS in the battle against Covid-19» (en anglès americà). TechSpot. Arxivat de l'original el 2 July 2020. [Consulta: 4 abril 2020].
  12. ↑ «November 2023 | TOP500» (en anglès). www.top500.org. [Consulta: 1r febrer 2024].