La importancia de Tianhe-1 para la investigación científica
El primer sistema de supercomputadora petaflop de China, el "Tianhe-1", fue desarrollado con éxito por la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa. En la clasificación de los 100 mejores de 2009 publicada hoy por la organización China High-Performance Computer TOP100, Tianhe-1 encabezó la lista.
Los expertos pertinentes creen que el nacimiento de "Tianhe-1" es otra innovación importante lograda en el campo del desarrollo de equipos científicos y tecnológicos básicos estratégicos de alta tecnología y a gran escala en mi país, y ha logrado mi El desarrollo independiente de supercomputadoras en el país de un millón a El salto de exaescala a petaescala ha convertido a nuestro país en el segundo país del mundo en desarrollar un sistema de supercomputadoras a petaescala después de Estados Unidos.
Con el liderazgo y apoyo del Ministerio de Ciencia y Tecnología, "Tianhe-1" y mediante una estrecha cooperación con la Nueva Área Tianjin Binhai, se llevó a cabo el Proyecto Nacional 863 "Desarrollo de sistemas informáticos de alto rendimiento a petaescala". por la Facultad de Ciencias de la Computación de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa principales resultados del proyecto. El sistema rompe con la arquitectura paralela colaborativa configurable de múltiples matrices, la comunicación de interconexión escalable de alta velocidad, la computación colaborativa heterogénea eficiente, el control de seguridad basado en aislamiento, el soporte informático de red virtualizada, la tolerancia a fallas del sistema multinivel a gran escala y el rendimiento del sistema. Con una serie de tecnologías clave, como el control integral del consumo, el rendimiento máximo del sistema alcanza 1206 billones de operaciones de punto flotante de doble precisión por segundo, la capacidad total de memoria es de 98 TB, el ancho de banda de comunicación es de 40 Gb por segundo y la capacidad del disco compartido es 1PB Tiene un alto rendimiento, tiene características destacables como alta eficiencia energética, alta seguridad y facilidad de uso, y su nivel técnico integral se encuentra entre los mejores del mundo.
Las supercomputadoras son los puntos de mando estratégicos de los campos de alta tecnología del mundo y un símbolo importante de la competitividad científica y tecnológica y de la fortaleza nacional integral. Todos los países importantes lo consideran una infraestructura importante para la innovación científica y tecnológica nacional e invierten fuertemente en investigación y desarrollo. El lanzamiento exitoso del primer sistema de supercomputadora petaflop de mi país es otro avance importante en el desarrollo de la tecnología informática de alto rendimiento de mi país y otro logro importante en la construcción de la informatización del país y del ejército. Proporciona un medio importante para resolver las cuestiones de género y. Tiene una importancia estratégica importante para mejorar la fuerza nacional integral. "Tianhe-1" es adecuado para cálculos científicos y de ingeniería a gran escala. La Universidad Nacional de Tecnología de Defensa está trabajando estrechamente con la Nueva Área Tianjin Binhai para utilizar ampliamente "Tianhe-1" en el procesamiento de datos de exploración petrolera, investigación biomédica, desarrollo de equipos aeroespaciales, estudio de recursos y procesamiento de datos de teledetección satelital, análisis de datos de ingeniería financiera y clima. previsión, previsión climática, simulación numérica del medio marino, predicción de terremotos a corto plazo, desarrollo y diseño de nuevos materiales, diseño de ingeniería civil, cálculos teóricos científicos básicos, etc.
Según los informes, "Tianhe-1" servirá como sede empresarial del Centro Nacional de Supercomputación de Tianjin construido conjuntamente por la Nueva Área Tianjin Binhai y la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa. Estará abierto al público. y lograr el intercambio de recursos. Proporciona servicios de supercomputación en el país y en el extranjero, al tiempo que promueve el desarrollo de industrias de servicios de alta tecnología e industrias de información de alto nivel. Se esfuerza por crear tres plataformas para servicios de alta tecnología, innovación en tecnología industrial y recolección de talentos y capacitación para brindar apoyo de alta tecnología al desarrollo económico y social.
La Facultad de Ciencias de la Computación de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa es una base importante para el desarrollo de computadoras de alto rendimiento en mi país y recibió el título honorífico de "Pionero en Investigación Científica y Tecnológica". por la Comisión Militar Central. Siempre se han mantenido cerca de las principales necesidades estratégicas del país y del ejército, y la serie de computadoras de alto rendimiento "Galaxy" desarrollada con éxito ha desempeñado un papel importante en áreas clave de la construcción de la defensa nacional y nacional, haciendo contribuciones sobresalientes al fortalecimiento. el ejército y rejuvenecer el país. La mayoría del personal científico y tecnológico que participó en el desarrollo dijo que deberían estudiar más a fondo una serie de importantes exposiciones hechas por el Secretario General Hu Jintao sobre la mejora de las capacidades de innovación independiente y la construcción de un país innovador, a fin de tener la confianza y el coraje para escalar la cima. Los picos tecnológicos del mundo, promover vigorosamente el "Espíritu Galaxy" y unirnos y cooperar, trabajar tenazmente para promover el desarrollo innovador de la industria informática de alto rendimiento de mi país desde un punto de partida más alto.
"Me sorprendí cuando escuché la noticia del exitoso desarrollo de 'Tianhe-1'. Originalmente esperábamos que las computadoras petaflop no aparecieran en China hasta finales de 2010", dijo Zhang Yunquan, un experto. Investigador del Instituto de Software de la Academia de Ciencias de China: "Este es un nuevo hito en la historia del desarrollo de computadoras de alto rendimiento en nuestro país". Las computadoras de alto rendimiento también se denominan supercomputadoras o supercomputadoras. En el proceso de aumento continuo de la velocidad de computación de las supercomputadoras, los petaflops son un "cuello de botella" insuperable. Estados Unidos propuso el objetivo de construir una supercomputadora petaflop ya en la década de 1990, pero no se cumplió hasta 2007. En junio de 2009, sólo había tres ordenadores petaflop en el mundo. “La comunidad informática internacional cree que la actualización de petaflops a petaflops es un cambio cualitativo que no se puede lograr simplemente ampliando la escala, sino que requiere cambios en la estructura del sistema.
"Dou Wenhua, profesor de la Universidad de Tecnología de Defensa, dijo que "Tianhe-1" adopta una nueva arquitectura paralela colaborativa configurable de múltiples matrices, mejorando así el rendimiento del sistema. Dou Wenhua cree que esta arquitectura tiene la capacidad de construir el siguiente nivel de 10.000 Las capacidades de las computadoras petaflop se convertirán en la estructura principal de la próxima generación de computadoras de alta tecnología. La aparición de las computadoras petaflop proporcionará una plataforma más amplia para la implementación de los planes de alta tecnología de China. ha superado las capacidades de los superordenadores actuales. Dou Wenhua dijo que el pronóstico del clima, el control ambiental, el diseño de aeronaves, la biología de sistemas y otros campos requieren computadoras con un rendimiento de petaescala o superior. Por lo tanto, una vez que "Tianhe-1" se ponga en uso, definitivamente promoverá la velocidad de la investigación científica. Siete tecnologías principales y cuatro características principales crean el "primero de China". ¿Es un petaflop "Tianhe-1" igual a la suma de 10 supercomputadores petaflop? Zhou Xingming, académico de la Academia de Ciencias de China, dijo que el rendimiento del sistema es De ninguna manera es diferente. Una simple superposición del rendimiento informático de la unidad “Si se utiliza un microprocesador de alto rendimiento para construir directamente un sistema petaflop, la potencia será tan grande que los usuarios ni siquiera podrán pagar la factura de la electricidad. Al mismo tiempo, la confiabilidad de la máquina será muy baja y no podrá funcionar de manera estable. En la superficie, parece que hay más herramientas para "trabajar", pero al final, "los tres monjes no tienen qué comer". "Zhou Xingming dijo que "Tianhe-1" utiliza 7 tecnologías clave para hacer que el resultado de "uno más uno" sea lo más cercano posible a "dos", maximizando así el rendimiento general de la máquina. Estas 7 tecnologías incluyen: matriz múltiple Arquitectura de paralelismo colaborativo configurable, tecnología de comunicación de interconexión de expansión de alta velocidad, tecnología de computación colaborativa heterogénea eficiente, tecnología de control de seguridad basada en aislamiento, tecnología de soporte de computación de red virtualizada, tecnología de tolerancia a fallas de sistemas a gran escala de múltiples niveles y tecnología de control integral del consumo de energía del sistema. Dijo que debido a la adopción de una serie de tecnologías innovadoras, esta computadora tiene cuatro características principales:
Alto rendimiento, ya sea un rendimiento máximo de 1206 billones de veces o un rendimiento Linpack medido de 563,1 billones. veces. El rendimiento ocupa el primer lugar en el país y es de clase mundial.
- El bajo consumo de energía es la eficiencia informática creada por vatio. La eficiencia energética actual de "Tianhe-1" es de 430 millones de operaciones. por vatio, es equivalente al "Roadrunner" estadounidense que ocupa el primer lugar en el Top500 (Top 500 Global Supercomputers) anunciado en junio de 2009. En referencia al ranking Green500 (Top 500 Global Green Supercomputers) anunciado en junio de 2009, "Tianhe One". puede ocupar el quinto lugar.
——Alta seguridad. "Tianhe" logra el aislamiento mutuo de datos e información laboral entre diferentes usuarios, lo que equivale a contratar un seguro en el gabinete del banco. en sus propias manos.
——Fácil de usar La interfaz de operación y el menú "tontos", el mouse y otras operaciones comunes facilitan el uso de la máquina. Una supercomputadora estandarizada, "Tianhe". ejecutará varios programas de diversas industrias sin problemas de compatibilidad. Según el plan del proyecto, "Tianhe No. 1" llevará a cabo tres funciones principales. Se instaló en la Nueva Área de Tianjin Binhai en 2010 y se convirtió en el anfitrión comercial del Centro Nacional de Supercomputación de Tianjin. proporcionar servicios de supercomputación en el país y en el extranjero, Li Nan, director de la Oficina de Ingeniería de "Tianhe", dijo que "Tianhe-1" cumplirá tres funciones principales después de su puesta en uso: primero, como una instalación pública de investigación científica a nivel mundial. proporciona servicios de supercomputación, "Tianhe" está abierto a usuarios nacionales y extranjeros, sin importar dónde se encuentren, los usuarios pueden utilizar "Tianhe" para computación científica a través de Internet, como plataforma impulsada por la industria, la tecnología de la información más avanzada; la era actual concentrada en "Tianhe" se transferirá gradualmente a otras industrias, resolviendo así varios problemas en el desarrollo del país y la sociedad. En tercer lugar, como plataforma para atraer talentos, "Tianhe" reunirá aún más talentos técnicos de vanguardia; de todo el mundo para hacer más contribuciones a la economía nacional y el desarrollo sostenible de la ciencia y la tecnología mundiales.
Los usuarios de supercomputadoras de China se concentran principalmente en campos como la exploración petrolera, el pronóstico del tiempo y la investigación básica. A finales del siglo pasado, las industrias del automóvil, la construcción, la animación y otras en los países desarrollados occidentales comenzaron a popularizar las supercomputadoras. La demanda de China de computadoras de alto rendimiento ha entrado en un período pico que se utilizará para la exploración petrolera. procesamiento de datos, investigación biomédica, desarrollo de equipos aeroespaciales, exploración de recursos y procesamiento de datos de teledetección por satélite, análisis de datos de ingeniería financiera, dinámica ecológica de Bohai Rim y simulación numérica de la contaminación, cálculos teóricos científicos básicos, etc.
Simultáneamente con la construcción del Centro Nacional de Supercomputación en Tianjin, también hay un centro en Shenzhen. Estos dos centros de supercomputación a nivel nacional, uno en el sur y otro en el norte, se convertirán en un importante motor para el desarrollo de alta tecnología de China. La aplicación de las supercomputadoras está estrechamente relacionada con la vida de las personas. La previsión meteorológica más común es el resultado de la supercomputación. A medida que las capacidades de servicio de las supercomputadoras se amplíen aún más en el futuro, es probable que nazca una enorme industria de servicios de supercomputadoras para brindar servicios a usuarios individuales. Sólo en términos de cálculos algebraicos, "Tianhe-1" puede realizar 1.206 billones de cálculos por segundo, pero los humanos sólo pueden realizar aproximadamente un cálculo. Sin embargo, para recordar la apariencia de la otra persona, una tarea de reconocimiento de imágenes que una persona puede completar en un instante, la computadora tiene que pasar por un proceso informático paralelo extremadamente complejo.
Explicación del concepto
Velocidad máxima de 4700 billones de operaciones
La velocidad máxima de computación de "Tianhe-1" es de 4700 billones de operaciones. Para hacer una comparación de conversión, una hora de cálculo por "Tianhe-1" equivale a más de 340 años para que 1.300 millones de personas en todo el país calculen al mismo tiempo. Un día de informática para "Tianhe-1" equivale a más de 620 años de informática para una computadora de escritorio de doble núcleo de alta gama.
Capacidad de almacenamiento 2000 billones de bytes
La capacidad de almacenamiento de "Tianhe-1" es 2 PB, que son 2 mil billones de bytes. Como comparación de conversión, un carácter chino tiene un promedio de 2 bytes. "Tianhe-1" puede almacenar 1.000 billones de caracteres chinos en línea, lo que equivale a almacenar 1.000 millones de libros con 1 millón de palabras.
Consumo de energía de 100.000 kilovatios-hora en 24 horas
El consumo total de energía del "Tianhe-1" a plena carga es de 4,04 megavatios, lo que significa que consume 4.040 kilovatios-hora por día. hora, 24 El consumo de energía a plena carga por hora se acerca a los 100.000 kilovatios-hora. Este número es sorprendente, pero de hecho, "Tianhe-1" es una supercomputadora ecológica y que ahorra relativamente energía entre las supercomputadoras. Después del cálculo, su valor de eficiencia energética es sólo inferior al del sistema IBM Blue Gene, que actualmente ocupa el primer lugar en eficiencia energética del mundo.
Peso total 160,27 toneladas "Tianhe No. 1" se compone de 140 gabinetes, cubre un área de aproximadamente 700 metros cuadrados y tiene un peso total de aproximadamente 160 toneladas. Cuando todos se paren frente a "Tianhe-1", sentirán que es majestuoso e impactante. Pero, de hecho, "Tianhe-1" se encuentra entre las supercomputadoras petaflop existentes en el mundo (la mayoría de ellas ocupan un área de casi 1.000 metros cuadrados).