Ο υπερυπολογιστής LineShine της Κίνας κατέκτησε την πρώτη θέση στη λίστα TOP500 με τους ταχύτερους υπολογιστές του κόσμου — το πρώτο κινεζικό σύστημα που φτάνει σε αυτή τη θέση εδώ και σχεδόν μια δεκαετία. Ο LineShine ξεχωρίζει επειδή συνδυάζει τη συμβατική επεξεργασία υπολογιστή με δυνατότητες τεχνητής νοημοσύνης, αντιπροσωπεύοντας το μέλλον της επιστημονικής πληροφορικής.
Ένας υπερυπολογιστής χωρίς GPU
Ο LineShine, που βρίσκεται στο Εθνικό Κέντρο Υπερυπολογιστών στο Σενζέν της Κίνας, κατέλαβε την πρώτη θέση στην κατάταξη TOP500, η οποία δημοσιεύεται δύο φορές τον χρόνο. Το αξιοσημείωτο είναι ότι ο υπολογιστής δεν χρησιμοποιεί μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU) — τα γρήγορα τσιπ που μπορούν να διαχειριστούν τους ταυτόχρονους υπολογισμούς που απαιτούνται για εφαρμογές ΤΝ. Οι αμερικανικές εταιρείες είχαν το προβάδισμα στα προηγμένα σχέδια τσιπ, αλλά ο LineShine κατασκευάζεται εξ ολοκλήρου από κινεζικά εξαρτήματα, εν μέρει επειδή οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν περιορίσει τις εξαγωγές GPU προς την Κίνα, επικαλούμενες λόγους εθνικής ασφάλειας.
Η ισχύς του μηχανήματος προέρχεται από τον συνδυασμό της τεράστιας κλίμακας των εξαρτημάτων του — σχεδόν 14 εκατομμύρια πυρήνες επεξεργασίας — με καινοτομίες στον σχεδιασμό, όπως η ταχεία μεταφορά δεδομένων και εξειδικευμένες μονάδες που μπορούν να εκτελέσουν μέρος των πυκνών υπολογισμών που γίνονται από GPU σε άλλους υπολογιστές.
Επιδόσεις που ξεπερνούν τα 2,19 exaflops
Ο LineShine, ο οποίος παρουσιάστηκε δημόσια τον Απρίλιο, μπορεί να εκτελεί περισσότερους από δύο πεντάκις εκατομμύρια υπολογισμούς ανά δευτερόλεπτο, ή 2,19 exaflops, καθιστώντας τον 22% ταχύτερο στη βασική δοκιμασία από τον πλησιέστερο ανταγωνιστή του, τον El Capitan του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore στην Καλιφόρνια, ο οποίος κατέλαβε τη δεύτερη θέση.
Η απόδοση κρίνεται με βάση τη μέτρηση «Linpack» της κατάταξης TOP500 — ένα πρότυπο βιομηχανικό σημείο αναφοράς που μετρά την ταχύτητα ενός υπολογιστή στην επίλυση μιας σειράς γραμμικών εξισώσεων.
Ωστόσο, η κορυφή της κατάταξης δεν καθιστά αυτόματα τον LineShine τον ταχύτερο υπολογιστή στον κόσμο για κάθε επιστημονική εφαρμογή ή εφαρμογή ΤΝ, εξηγεί ο Jack Dongarra, επιστήμονας υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο του Τενεσί και συνδημιουργός της λίστας TOP500. Τα τεράστια συστήματα υπολογιστών που χρησιμοποιούν σήμερα εταιρείες ΤΝ, όπως η Google και η Meta, είναι επίσης εξαιρετικά γρήγορα, αλλά είναι σχεδιασμένα να εκτελούν λιγότερο ακριβείς υπολογισμούς με υψηλότερο ρυθμό, καθιστώντας δύσκολη τη σύγκριση. Επιπλέον, αυτές οι εταιρείες συνήθως δεν συμμετέχουν στον διαγωνισμό TOP500.
Το μέλλον της επιστημονικής πληροφορικής
Η νίκη του LineShine είναι σημαντική. Η τελευταία φορά που ένας κινεζικός υπολογιστής βρέθηκε στην κορυφή της λίστας ήταν το 2017 με τον Sunway TaihuLight. Η τελευταία επιτυχία καταδεικνύει τις «πολύ ουσιαστικές δυνατότητες» της Κίνας σε τομείς όπως ο σχεδιασμός επεξεργαστών υπολογιστών, λέει ο Dongarra, και υποδεικνύει τρόπους με τους οποίους ένας υπολογιστής μπορεί να υποστηρίξει τόσο τη συμβατική επιστημονική πληροφορική όσο και τις αναδυόμενες εφαρμογές ΤΝ.
Ο Haohuan Fu, ερευνητής υπολογιστών και γεωεπιστημών στο Tsinghua Shenzhen International Graduate School, ο οποίος έχει χρησιμοποιήσει τον LineShine, συμφωνεί ότι οι υπολογιστές που συνδυάζουν αυτές τις δύο δυνατότητες θα αποτελέσουν την επόμενη γενιά της επιστημονικής πληροφορικής. «Είμαι ενθουσιασμένος γιατί συστήματα όπως ο LineShine καθιστούν δυνατή τη μελέτη πολύπλοκων φυσικών και τεχνητών συστημάτων σε μεγαλύτερη κλίμακα, υψηλότερη ανάλυση και μεγαλύτερη ταχύτητα», λέει.
Χρησιμοποιώντας τον υπερυπολογιστή, η ομάδα του Fu μπόρεσε να δοκιμάσει μετεωρολογικές προβλέψεις μεταξύ 2016 και 2025 σε μόλις 14,6 ώρες. Για πρακτική χρήση, οι προβλέψεις πρέπει να γίνονται αρκετά γρήγορα ώστε να είναι χρήσιμες, προσθέτει. «Ένα τυπικό σύμπλεγμα υπολογιστών δεν θα μπορούσε να υποστηρίξει αυτόν τον συνδυασμό κλίμακας, ταχύτητας και πολυπλοκότητας». Ο LineShine έχει επίσης χρησιμοποιηθεί από επιστήμονες για την προσομοίωση μαγνητικών υλικών σε ατομική κλίμακα.
Κινεζική τεχνολογία αιχμής
Η επιτυχία του LineShine έρχεται σε μια περίοδο έντονου ανταγωνισμού μεταξύ ΗΠΑ και Κίνας στον τομέα της τεχνολογίας τσιπ, με τις αμερικανικές εξαγωγικές απαγορεύσεις να ωθούν την Κίνα να αναπτύξει εγχώριες λύσεις. Ο υπερυπολογιστής καταδεικνύει ότι η κινεζική βιομηχανία ημιαγωγών μπορεί να παράγει ανταγωνιστικά προϊόντα υψηλών επιδόσεων, ακόμη και χωρίς πρόσβαση σε προηγμένα αμερικανικά τσιπ.
Ο LineShine αντιπροσωπεύει ένα νέο είδος υπολογιστικής αρχιτεκτονικής που θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται οι υπερυπολογιστές στο μέλλον — συνδυάζοντας την κλασική επεξεργασία με την τεχνητή νοημοσύνη σε ένα ενιαίο, αποδοτικό σύστημα.