Der leistungsstärkste Supercomputer der Welt ist maßgeschneidert für das KI-Zeitalter

Oak Ridge National Laboratory

Seit 2013 belegen chinesische Maschinen den ersten Platz in der Rangliste der leistungsstärksten Supercomputer der Welt. Jetzt ist Amerika wieder an der Spitze. Ingenieure des Oak Ridge National Lab des US-Energieministeriums in Tennessee haben gerade Summit vorgestellt, einen Supercomputer mit genügend Rechenleistung, um den aktuellen Rekordhalter, Chinas Sunway TaihuLight, zu übertreffen.

Die neue Maschine ist in der Lage, bei Spitzenleistung 200 Petaflops zu leisten – 200 Millionen Milliarden Berechnungen pro Sekunde. Um das in einen Zusammenhang zu bringen, müsste jeder auf der Erde 305 Tage lang jede Sekunde eines jeden Tages eine Berechnung durchführen, um zu berechnen, was die neue Maschine im Handumdrehen leisten kann. Summit ist 60 Prozent schneller als TaihuLight und fast achtmal so schnell wie eine Maschine namens Titan, die ebenfalls in Oak Ridge untergebracht ist und bis zur Ankunft von Summit den Geschwindigkeitsrekord für Supercomputing in den USA hielt.

Aber hier steht nicht nur der Nationalstolz auf dem Spiel. Supercomputer werden bereits in der Industrie für alles eingesetzt, von der Konstruktion neuer Flugzeuge bis hin zur Herstellung neuer Materialien. Andere werden vom Militär eingesetzt, um Atomwaffen zu entwickeln, und von Wissenschaftlern, um Grundlagenforschung zu betreiben. Wenn der mächtigste in den USA sitzt, haben amerikanische Forscher und die Streitkräfte des Landes einen zusätzlichen Vorteil.

Knoten mit Chips für den Summit-Supercomputer. Oak Ridge Nationallabor

Laut dem Team von Oak Ridge ist Summit der erste Supercomputer, der von Grund auf für die Ausführung von KI-Anwendungen wie maschinellem Lernen und neuronalen Netzen entwickelt wurde. Es verfügt über mehr als 27.000 GPU-Chips von Nvidia, deren Produkte viele KI-Anwendungen aufgeladen haben, und enthält auch einige der Power9-Chips von IBM, die das Unternehmen letztes Jahr speziell für KI-Workloads auf den Markt gebracht hat. Es gibt auch eine ultraschnelle Kommunikationsverbindung für den Datenversand zwischen diesen Silizium-Arbeitspferden.

Laut Bob Picciano von IBM kann Summit einige Anwendungen bis zu 10-mal schneller als Titan ausführen und dabei nur 50 Prozent mehr elektrische Energie verbrauchen. Unter den KI-bezogenen Projekten, die auf dem neuen Supercomputer laufen sollen, ist eines, das riesige Mengen an schriftlichen Berichten und medizinischen Bildern durchforsten wird, um zu versuchen, mögliche Zusammenhänge zwischen Genen und Krebs zu identifizieren. Ein anderer wird versuchen, genetische Merkmale zu identifizieren, die Menschen für Opioidabhängigkeit und andere Leiden prädisponieren könnten.

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Leistungsstärkere Supercomputer wie Summit werden auch dazu beitragen, das Wissen in Bereichen wie der Klimamodellierung zu erweitern. Patrick Brown von der Carnegie Institution for Science an der Stanford University weist darauf hin, dass eine der größten Herausforderungen darin besteht, das Verhalten von Wolken zu modellieren, die einen erheblichen Einfluss auf die zu erwartende Erwärmung haben. Mit mehr Rechenleistung, sagt er, sei es einfacher, das Geschehen mit Wolken viel detaillierter und über längere Zeithorizonte zu modellieren. Das könnte helfen, die Beziehung zwischen den Ergebnissen verschiedener Klimamodelle zu klären.

Summit ist auch ein wichtiges Sprungbrett zum nächsten großen Preis im Computerbereich: Maschinen, die einen Exaflop oder eine Milliarde Milliarden Berechnungen pro Sekunde ausführen können. Um diesen Meilenstein zuerst zu erreichen, ist ein internationales Rennen im Gange, wobei die USA und China als die beiden Spitzenreiter gelten. Die USA erwägen den Bau mehrerer dieser Maschinen, die jeweils zwischen 400 und 600 Millionen US-Dollar kosten könnten, und haben Nvidia, IBM und andere Unternehmen wie Intel mit der Hilfe beauftragt. Ziel ist es, zwischen 2021 und 2023 einen oder mehrere dieser Exascale-Rechner zum Laufen zu bringen.

Jack Wells von Oak Ridge sagt, dass die Erfahrung beim Bau von Summit, das eine Fläche von der Größe von zwei Tennisplätzen ausfüllt und 4.000 Gallonen Wasser pro Minute durch sein Kühlsystem transportiert, um etwa 13 Megawatt Wärme abzutransportieren, dazu beitragen wird, die Arbeit an Exascale-Maschinen zu informieren , was eine noch beeindruckendere Infrastruktur erfordert. Dinge wie das fortschrittliche Speichermanagement von Summit und die neuartigen Verbindungen mit hoher Bandbreite, die seine Chips verbinden, werden für die Handhabung der riesigen Datenmengen, die Exascale-Maschinen erzeugen werden, von entscheidender Bedeutung sein. Wissenschaftler des nationalen Labors sagen, dass sie die KI-Intelligenz von Summit bereits genutzt haben, um eine vergleichende Genomik-Berechnung im Exa-Maßstab durchzuführen.

Dank dieser und anderer Fortschritte wird uns Summit dabei helfen, noch beeindruckendere Höchstleistungen bei der Rechenleistung zu erreichen.

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