211service.com
Hoe uw Retina-scherm helpt om supercomputers krachtiger dan ooit te maken
Eerder deze week, de Titan-supercomputer bij Oak Ridge National Laboratory in Tennessee werd genoemd de snelste supercomputer ter wereld . Het was in staat om bijna 18 quadriljoen drijvende-kommaberekeningen per seconde uit te voeren in de LINPACK-benchmark (de standaard snelheidsmeter van de high-performance computerindustrie) door de 560.640 CPU's te versnellen met grafische verwerkingseenheden van NVIDIA . Intrigerend, dit zelfde Kepler GPU-architectuur levert ook het grafische vermogen voor Retina-schermen op de nieuwe Macbook Pro . Dit is geen toeval. Zonder het niet aflatende verlangen van gewone consumenten naar gebruikerservaringen van de volgende generatie – scherpere schermen voor hun laptops, betere graphics voor hun games, batterijen die langer meegaan voor hun mobiele apparaten – zou wetenschappelijke supercomputing een beetje belabberd zijn.
Een Cray-2 supercomputer uit 1985. Een iPad 2 heeft een even grote rekenkracht.
Het kost ongeveer een miljard dollar om een krachtige processor te ontwikkelen, zegt Steve Scott, Tesla CTO bij NVIDIA. De markt voor supercomputers is niet groot genoeg om de ontwikkeling van deze hardware te ondersteunen. Gelukkig wordt NVIDIA ondersteund door miljoenen en miljoenen gamers die steeds snellere verwerkingskracht willen voor hun gaming. We kunnen dezelfde processors gebruiken die zijn ontworpen om grafische afbeeldingen voor videogames uit te voeren en ze gebruiken om de berekeningen uit te voeren die nodig zijn om het klimaat te simuleren of om zuinigere motoren te ontwerpen.
GPU's worden al jaren gebruikt om supercomputers te versnellen. Daarvoor zorgden consumenten-off-the-shelf (COTS)-chips voor een revolutie in supercomputing door de dure aangepaste CPU's te vervangen die bedrijven zo populair hadden gemaakt. Cray bekend. In de meeste wetenschapsgebieden sijpelt innovatie door van overheden en de academische wereld naar toepassingen in de industrie en de consument. Maar naarmate high-performance rekenkracht toeneemt om te voldoen aan theorie en experimenten als een derde pijler van wetenschappelijke ontdekking, is het omgekeerde waar. Legioenen door Skyrim geobsedeerde gamers en iPad-dragende moeders zijn de motor die technische innovatie naar wetenschappers en onderzoekers stuwt.
En wat motiveert al die gamers en moeders om jaar na jaar te blijven obsederen en verlangen en upgraden en kopen? Gebruikerservaring. Apple ontwikkelt geen Retina-schermen (en NVIDIA maakt niet de GPU's om ze van stroom te voorzien) alleen omdat. Toen Apple haar factureerde Power Mac G4 als de eerste desktop-supercomputer (omdat het meer dan een miljard drijvende-kommaberekeningen per seconde kon uitvoeren) meer dan tien jaar geleden, was het niet omdat ze wilden dat computerwetenschappers ze een high-five gaven. Het was omdat een gigaflop voldoende rekenkracht had om (op dat moment) een naadloze, on-demand gebruikerservaring voor gewone consumenten te garanderen.
De volgende grote mijlpaal die supercomputing moet bereiken, is de zogenaamde exaschaal , waar computers 1018 berekeningen per seconde kunnen uitvoeren - duizend keer krachtiger dan de petascale-machines van vandaag zoals Titan, en genoeg (volgens sommige onderzoekers) om magische prestaties van simulatie mogelijk te maken, zoals het screenen van potentiële medicijnontwerpen tegen elke bekende levende eiwitklasse, dus dat elke mogelijke bijwerking vooraf kan worden bepaald.
Maar de barrière voor het bereiken van de exascale is niet de verwerkingskracht, het is het energieverbruik. En dus nogmaals, de gewone gebruikerservaring kan ons naar de volgende generatie supercomputing brengen, terwijl wetenschappers en ingenieurs experimenteren met het gebruik van ultra-low-power mobiele chiparchitecturen zoals ARM om steeds meer te wringen FLOPS per watt uit hun machines. De belangrijkste reden waarom de chip in je telefoon veel zuiniger is dan die in je desktop, is om ervoor te zorgen dat je batterij langer dan 15 minuten meegaat. (En om ervoor te zorgen dat de telefoon niet door je broek brandt. Dat zou een behoorlijk slechte gebruikerservaring zijn.)
Supercomputers zelf bieden een meedogenloos primitieve gebruikerservaring: onderzoekers coderen hun applicaties vaak zelf met behulp van fortran , en interactie met hen via de opdrachtregel. Zoals ze zouden moeten - geen van die petaflops mag worden verspild aan frivoliteiten in de gebruikersinterface die de rest van ons als vanzelfsprekend beschouwt. Maar het zijn juist die frivoliteiten - en ons vraatzuchtige verlangen naar snellere, sterkere, betere, mooiere exemplaren - die supercomputing mogelijk maken.