Superkomputer do zadań specjalnych

Już sam wygląd Galery sugeruje, że mamy do czynienia z czymś wyjątkowym. Kilkunastometrowej długości czarna szafa stanęła w specjalnie zaprojektowanym pomieszczeniu Centrum Informatycznego Trójmiejskiej Akademickiej Sieci Komputerowej w Gdańsku. Instalacja superkomputera rozpoczęła się w listopadzie 2007 r. i trwała aż do stycznia tego roku. Wczoraj uroczystego uruchomienia maszyny dokonali rektor Politechniki Gdańskiej prof. Janusz Rachoń, prezes firmy Intel Paul Otellini oraz kierujący Centrum Informatycznym TASK Mścisław Nakonieczny.

Tak naprawdę Galera to nie jeden komputer, ale tzw. klaster - system 336 ściśle ze sobą współpracujących serwerów, czyli tzw. nodów. Sercem każdego z nich są cztery czterordzeniowe procesory Intel Xeon Itanium - w sumie w Galerze zainstalowano ich 1344! Teoretyczna moc obliczeniowa tak wyposażonej maszyny to 50 teraflopów na sekundę. Oznacza to, że w ciągu jednej sekundy Galera mogłaby wykonać 50 bilionów operacji zmiennoprzecinkowych, czyli takich działań matematycznych jak dodawanie lub mnożenie.

Dla porównania moc obliczeniowa w miarę nowoczesnego peceta, wyposażonego w dwurdzeniowy procesor Intel Core 2 Duo 3 GHz wynosi 24 GFLOPS-ów/sek. (maszyna może wykonać „zaledwie” 24 miliardy operacji na sekundę).

Do czego będzie wykorzystywana Galera? Do wielu projektów w różnych dyscyplinach naukowych, począwszy od inżynierii, motoryzacji i lotnictwa przez medycynę i biologię, a na oceanologii i meteorologii skończywszy. Z możliwości superkomputera będzie korzystał m.in. zespół prof. Józefa Liwo z Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego, który zgłębia tajemnice ludzkich białek. Maszyna zostanie też włączona do kilku międzynarodowych projektów. Jednym z nich są badania FLIERT. Celem projektu jest opracowanie symulacji lotu samolotów Airbus. Takie komputerowe modele posłużą do udoskonalania konstrukcji samolotu - tak by był on bardziej wytrzymały, aerodynamiczny i oszczędny. Z Galery będą też korzystać naukowcy pracujący nad nowymi terapiami przeciwnowotworowymi.

Galera powstała dzięki dotacjom Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa oraz środkom pochodzącym z funduszu rozwoju CI TASK. Realizację projektu ułatwiły też specjalne warunki finansowe, jakie gwarantowało porozumienie "Memorandum of Understanding" podpisane przez przedstawicieli firmy Intel oraz TASK.

Zdaniem Mścisława Nakoniecznego, wyniki badań realizowanych za pomocą nowego superkomputera będą mieć bezpośredni wpływ na nasze codzienne życie. "Dzięki Galerze wyniki wielu badań będą dostępne znacznie szybciej niż ich realizacja metodami laboratoryjnymi, a przy tego typu projektach właśnie czas ma największe znaczenie" - podkreśla Nakonieczny.

Najpotężniejsze w kategorii super

Średnio dwa razy do roku organizacja TOP500 publikuje oficjalną listę pięciuset najszybszych komputerów na świecie. Ostatnia edycja rankingu została przedstawiona w listopadzie zeszłego roku. Wtedy tytułem najpotężniejszego mógł się pochwalić amerykański superkomputer BlueGene/L, system pracujący w Lawrence Livermore National Laboratory w kalifornijskim Livermore. Moc obliczeniowa superkomputera należącego do rządowego Departamentu Energetyki wynosi 478,2 TFLOPS-a na sekundę. Drugie miejsca na podium także przypadły maszynie z logo IBM. Uplasował się na nim system BlueGene/P zainstalowany w niemieckim instytucie badawczym Forschungszentrum Juelich (FZJ). Jego wynik to 167,3 TFLOPS/s. Trzeci na liście TOP500 jest superkomputer z New Mexico Computing Applications Center (Rio Rancho, USA), który osiąga moc 126,9 TFLOPS/s. Pełny ranking na stronie www.top500.org

Superkomputery starzeją się szybciej niż pecety

MAŁGORZATA MINTA: Po co nam takie superkomputery jak Galera?
PAWEŁ GEPNER*: Superkomputery to narzędzia, bez których nie można realizować wielu poważnych badań naukowych. Symulacje komputerowe są znacznie tańsze i dają wyniki o wiele szybciej niż te prowadzone konwencjonalnymi metodami w laboratoriach.

Na przykład?
Wyobraźmy sobie, że pracujemy nad nowym samochodem i chcemy zbadać poziom bezpieczeństwa zaprojektowanej przez nas konstrukcji nadwozia. W tym celu musimy przeprowadzić tzw. crash testy. Budowa prototypu i rozbijanie go o betonową ścianę są kosztowne. Na numerycznym modelu takiego samochodu można przeprowadzić szybko miliony testów, co pozwala zaoszczędzić nie tylko czas, ale i sporo pieniędzy. W podobny sposób można też pracować nad nowymi związkami chemicznymi, np. lekami. To znacznie szybsze niż czekanie w laboratorium na odpowiedź, jak dany związek reaguje i jakie są skutki uboczne.

Galera to najpotężniejszy komputer w Polsce. A w Europie?
Gdy projektowaliśmy Galerę, była czwartą maszyną w Europie. Teraz jest 9. najpotężniejszym systemem na starym kontynencie. Rynek superkomputerów jest bardzo dynamiczny. Coś, co było wczoraj numerem 1, za pół roku przestaje wystarczać. Następnego dnia po rozpoczęciu pracy nowego superkomputera użytkownicy myślą o jeszcze większym modelu czy złożoności obliczeń i dostarczona moc przestaje im wystarczać.

Nad czym będzie pracować Galera?
Zostanie wykorzystana w wielu projektach badawczych obejmujących zagadnienia z chemii, fizyki, inżynierii, elektroniki i oceanografii. W zależności od wielkości zadania superkomputer może przetwarzać jeden lub kilka programów równocześnie. Z kolei w zależności od złożoności obliczeń, rozwiązywanie zadanie może trwać od kilku sekund do tygodni.

*Paweł Gepner, główny architekt systemu Galera, architecture engineer w firmie Intel