Fyzikální ústav má nový superpočítač s rekordním výkonem

Výpočetní systém Dorje, který je uváděn do provozu ve Fyzikálním ústavu Akademie věd, svým výkonem směle konkuruje Amálce - zatím nejvýkonnějšímu vědeckému superpočítači na našem území. Fyzikům pomůže studovat vlastnosti pevných látek a navrhovat materiály budoucnosti.

Dorje od společnosti Silicon Graphics dostal jméno po tibetském rituálním žezlu. Oficiální technický název je Altix ICE 8200. Sestává z 64 výpočetních serverů a tří řídících serverů pro správu a přístup uživatelů. Každý výpočetní uzel je osazen dvěma procesory se čtyřmi jádry s pracovní frekvencí 2,50 GHz a 8 GB RAM. Celkem je tedy pro samotné výpočty k dispozici 512 výpočetních procesorových jader. Servery jsou bez lokálních disků, sdílejí datové pole s diskovým prostorem o velikosti 6 TB.

S reálným výkonem 4,2 TeraFlops (bilionů operací za sekundu) patří tento systém mezi nejvýkonnější výpočetní zařízení pro vědecké výpočty v ČR. Superpočítač Amálka, pracující na Ústavu fyziky atmosféry Akademie věd, je po posledním upgradu z roku 2007 schopen dosáhnout výkonu 4,07 Teraflops. Slouží především k simulacím různých fyzikálních procesů probíhajících v zemské atmosféře a ve vesmíru.

ČTĚTE TAKÉ: Amálka není víla

Pochopení struktury a vývoj nových materiálů

Pavel Novák z Fyzikálního ústavu na včerejším semináři vysvětlil, že Dorje fyzikové využívají například k výpočtu elektronové struktury pevných látek a nanosystémů. To umožňuje pochopit mechanické, elektrické, magnetické, optické a další vlastnosti zkoumaných látek. "V budoucnu bychom také rádi předpovídali vlastnosti uměle vytvořených systémů," říká Novák.

Numerické simulace pomáhají vyhledávat materiály vhodné k technologickému použití. Výzkum by měl přispět například k návrhu hybridních nanostruktur určených pro novou generaci nanosenzorů, nanoelektroniky a optoelektroniky.

Vypočítat elektronovou strukturu jednotlivých atomů je dnes snadné. Potíže nastávají, když se vědci snaží pochopit vlastnosti celého systému, v němž se atomy vzájemně ovlivňují. Bez výkonných počítačů by něco takového nebylo vůbec představitelné. Podobné výpočty se ve Fyzikálním ústavu dosud prováděly na výpočetní farmě Goliáš s 480 výpočetními jádry sdílenými s dalšími projekty. Goliáš však propojuje servery gigabitovým ethernetem, a není proto ideální pro paralelní výpočty, které vyžadují rychlou komunikaci mezi procesory v různých serverech. Dorje je naopak pro paralelní výpočty ideálně uzpůsoben.

Nejvýkonnější superpočítače světa

Na zařazení mezi 500 nejvýkonnějších superpočítačů světa však výkon Dorje ani Amálky zdaleka nestačí. Podle listopadového žebříčku (další bude zveřejněn v červnu) dosahoval 500. superpočítač výkonu 12,59 TeraFlops, tedy přibližně třikrát více než nejvýkonnější české výpočetní systémy.

Na prvním místě se umístil Roadrunner od IBM s výkonem 1105 TeraFlops (129 600 výpočetních jader). V americké armádní Los Alamos National Laboratory modeluje především stárnutí jaderného materiálu v atomových zbraních a hlídá tak jejich spolehlivost a bezpečnost.

Druhou příčku obsadil Jaguar od firmy Cray s výkonem 1059 TeraFlops (150 152 výpočetních jader). V Oak Ridge National Laboratory amerického ministerstva energetiky slouží k výpočtům souvisejícím s výzkumem nových zdrojů energie.

ČTĚTE TAKÉ: Druhý počítač zvládne 1000 bilionů operací za sekundu

Třetím nejvýkonnějším superpočítačem světa je systém Pleiades od Silicon Graphics s výkonem 487 TeraFlops (51 200 výpočetních jader). Pracuje v Amer Research Center americké kosmické agentury NASA.

Foto: IBM, Fyzikální ústav AV, NCCS