A Lenovo által gyártott Henri szuperszámítógép nem a leggyorsabb vagy legnagyobb kapacitású gép a világon, de már egy éve kiemelkedő teljesítményt nyújt egy olyan területen, ami egyre fontosabb lesz a számítógépek gyártása szempontjából: az energiahatékonyság tekintetében. A szuperszámítógépek sok szempontból könnyítik meg a kutatók dolgát, sőt, lassan nélkülözhetetlen szerepet töltenek be az anyag-, és gyógyszerkutatásban, a csillagászati vizsgálatokban, a biokémiai kísérletekben és más tudományos programokban. Az energiafelhasználásuk viszont óriási lehet, vetélkedhet egy kisváros fogyasztásával is: a leggyorsabb szuperszámítógép, a Frontier például 21 megawatt fogyasztású egy "átlagos" számítási folyamat alatt, a teljes, csúcsteljesítmény közbeni felhasználása meghaladhatja a 29 MW-ot.

Az Edinburghi Egyetem leírása szerint a világ leggyorsabb számítógépeinek TOP500-as listáján szereplő 196 gép (amelyeknek ismertek a fogyasztási adatai) összes, éves fogyasztása 3 milliárd kWh körüli. Az egyetem professzorának, Antonin Portellinek számításai szerint ezt az energiaéhséget egyszerű, bár ellentmondásos módon lehet kontrollálni, mégpedig a számítógépeken futó szimulációk lassításával - a Portelli által készített tanulmány alapján a programok 10%-os lassítása 16-24%-os csökkenést eredményezett az energiafogyasztásban a Tursa szuperszámítógép esetében.

Az energiahatékonyság azonban máshogy is elérhető, például az eleve ennek a célnak a szem előtt tartásával tervezett architektúra révén. A legenergiahatékonyabb szuperszámítógépeket listázó GREEN500 élén már második alkalommal egy ilyen kialakítású gép található: a Henri szuperszámítógép, amelyet a New York-i Flatiron Intézet kutatói használnak. A Henriről talán kevesebbet hallani, mint az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium Frontierjéről, a japán Fugakuról vagy a Finnországban lévő Lumi-ról, amelyek az első három helyet foglalják el jelenleg a legerőteljesebb szuperszámítógépeket értékelő TOP500-as listán, de a valamivel kisebb méretet és teljesítményt impresszív munkabírás ellensúlyozza méghozzá kevés energiából. A szuperszámítógépek energiahatékonyságát a wattonkénti elvégzett lebegőpontos műveletek száma alapján határozzák meg:

ez a Henri szuperszámítógép esetében 65,396 GFlops/watt, vagyis 65,396 milliárd lebegőpontos számítási műveletet tud másodpercenként végrehajtani a gép egy wattal.

Összehasonlításképpen a Fugaku 2022-ben körülbelül 15,42 gigaflops/watt szintet ért el, a Lumi a 2023 júniusában megjelent listán a 7. helyet érő 51,382 GFlops/watt teljesítményt nyújtotta és a Frontier szintén idén 52,592 GFlops/W-tal a 6. helyen áll. Ami meglepő lehet, hogy a TOP500-as és a GREEN500-as lista első helyein lévő szereplői között több átfedés is van, a 2022-es júniusi GREEN500-as értékelés szerint például a Frontier a második helyen végzett 52,23 gigaflops per wattal, igaz, hogy azóta a hatodik helyre csúszott, de ez a többi számítógép fejlődésének és nem a Frontier teljesítménybeli romlásának tudható be. 2022 júniusában a legenergiahatékonyabb szuperszámítógép a Borg, hivatalos nevén Frontier TDS lett (62,68 GFlops/W), 2023 júniusában ugyanez a gép a második lett, márpedig a Borg a jelenlegi legerőteljesebb szuperszámítógép kisebb változata, ami 8 699 904 processzormag helyett csak 120 832 magot tartalmaz. Ez egyúttal azt is jelenti, hogy a nagy számítási teljesítmény és az energiahatékonyabb, zöldebb megvalósítás nem kell, hogy feltétlenül egymás rovására menjen.

De mi a titka a Henrinek, ami ilyen gazdaságossá teszi? A Lenovo által fejlesztett berendezés kisebb fogyasztásához több összetevő is hozzájárul - a cég leírása szerint ezek egyike a gépben használt NVIDIA lapkakészletek apró tranzisztorai, amelyek 5 nanométer szélesek. A kisebb tranzisztorméret azt jelenti, hogy "több számítási izomerő pakolható egy adott méretű chipbe" - írja a Lenovo, de "sok más optimalizálás is segített a szuperszámítógép energiafogyasztásának csökkentésében és a teljesítménybeli hatékonyságának maximalizálásában." A Flatiron Intézetben szolgáló számítógép speciális architektúra helyett könnyen elérhető alkatrészekből álló struktúrával rendelkezik, amelyeket főként a NVIDIA gyártott, köztük a ThinkSystem SR670 V2 rack szerverével, a NVIDIA H100 Tensor Core GPU-kból felépülő rendszerrel, amelyeket a NVIDIA Quantum 200Gb/s InfiniBand hálózati platformja kapcsol össze és Intel Xeon Platinum 8362 32C 2.8GHz processzorral. A Henri 8288 processzormagos (körülbelül az ezredrésze a Frontier processzormag számának) és maximális elméleti csúcsteljesítménye csak 3,58 PFlop/s, de a TOP500-as listán így is megtalálható, a 255. helyen.

És hogy milyen célokat szolgál a különlegesen alacsony fogyasztású számítógép? A kutatók a segítségével asztrofizikai, biológiai, matematikai és kvantumfizikai számításokat végeznek, gépi tanulási alkalmazásokat tesztelnek, a fehérjeszerkezetek működésének jellegzetességeit tárják fel és az elektronok viselkedését kutatják.

(Fotó: Lenovo)