Új irányt szabhat a szuperszámítógépek építésének a világ jelenleg legnagyobb teljesítményű szuperszámítógépe, a Fujitsu Fugaku névre keresztelt modellje (a név a japánok nálunk Fujiként ismert szent hegyének egyik névváltozata). A rendszer egy kisebb változatát már Európában is használják: a Regensburgi Egyetem a PRIMEHPC FX700 modell segítségével fúrna az idő legmélyére, hogy modellezze, mi történhetett az univerzumot létrehozó ősrobbanást követő másodpercekben.

Az ARM architektúra eddigi csúcsteljesítménye

Május közepén vált működőképessé a Fujitsu és a Riken Kutatóintézet Fugaku nevű szuperszámítógépe, amely jelenleg a világ legnagyobb teljesítményű rendszere. A fejlesztése még folyik, de a lényegi munkát végző, több mint 400 rackszekrénnyi csúcsgép már dolgozik, sőt megvan a rendszer, pontosabban a Fugaku techológiáját használó kisebb változat első európai felhasználója is. Az univerzum ősrobbanás utáni kezdeti állapotának kutatására használják majd a Regensburgi Egyetemen. Emellett az egyetemen folyó immunológiai és a rákkutatást támogató bioinformatikai kutatások területén is használni fogják.

Az Fugaku elméleti teljesítménymaximuma 415,5 petaflop, ami 2,8-szorosa az IBM 2018-ban átadott, és azóta listavezető Summit rendszerének (148,8 petaflop). De nem csak teljesítményben erős a Fugaku, hanem az energiatakarékosságban is: a rendszer ugyanis az ARM energiatakarékos szerverekbe szánt legújabb (Armv8.2-A SVE) architektúrájára épül. Magukat az ARM dizájnú csipeket, a 48 magos A64FX SoC-okat a Fujitsu fejlesztette. A SoC egyébként mesterségesintelligencia- és gépitanulás-algorimtusoknál különösen hatékony, a teljes gép elméleti maximális teljesítménye meghaladja az 1000 petaflopot. Az új rendszert a Riken Kutatóintézet kobei számítástechnikai központjában helyezték üzembe.

A Fujitsu szerint a szuperszámítógépének a csúcsteljesítmény mellett van még egy fontos előnye: a lebegőpontos teljesítményt nem grafikus vezérlők biztosítják. Ez a fejlesztők ígérete szerint egyszerűsíti a programozást, például az ún. Grand Challenge alkalmazásoknál szükséges masszív párhuzamosítás esetén. (Grand Challenge-nek hívják azokat a fontos, globális problémákat, amelyekre az intézmények, kutatóintézetek multidiszciplináris megoldásokat keresnek.)

Így monetizálják a szuperszámítógépeket

A Fugakuban alkalmazott technológiákat a Fujitsu igyekszik monetizálni is: azaz többek között kutatóintézeteknek kínál kisebb konfigurációkat. Jelenleg két modelljük van, egy 3,4 és egy 2,8 TFLOPS teljesítményű. Ezek a modellek is hozzák az akadémiai környezetben különösen fontos energiahatékonyságot, amivel lehet csökkenteni az üzemeltetés költségeit. Telepítésüket pedig az egyszerűsíti, hogy léghűtéses modellek, így nem kell speciális környezet a működésükhöz. Erre a lehetőségre csapott le a Regensburgi Egyetem és a Wuppertali Egyetemen közösen működtetett központja, az FSB (Fokus des Sonderforschungsbereichsis), amely a technológia első európai használója lett.

A központba a kisebb, PRIMEHPC FX700 nevű modellt választottak, melynek beszerzését az egyik legfontosabb német kutatási alapítvány, a DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft) finanszírozta. Mint az alapítvány oldalán egy korábbi beszerzés kapcsán olvasható: a szuperszámítógépet elsősorban arra használják majd, hogy a hadronok szerkezetére vonatkozó számításokat végezzenek az ún. rácskvantum-színdinamika segítségével. Ezek a kutatások szorosan kapcsolódnak a CERN nagy hadronütköztetőjében lévő adatok feldolgozásához (a kutatás magyar vonatkozása, hogy a hadronütköztetőhöz kapcsolódó egyik nagy teljesítményű adatközpont az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontában épült fel).

A DFG arra is magyarázatot ad, hogy miért a Fugaku technológiáját alkalmazó szuperszámítógépet szereztek be. Az elvégzendő számítások rendkívül összetettek, egyszerre kell alkalmazni numerikus és sztochasztikus módszereket. Az A64FX processzorban használt ún. skálázható vektorbővítményeket (Scalable Vector Extensions, SVE) kifejezetten olyan nagy komplex alkalmazásokhoz dolgozták ki, melyeknél például ugyanazon matematikai műveleteket kell párhuzamosan végrehajtani nagy adattömegen.

A Fujitsu jelentős szereplője a szuperszámítógépek piacának. Jelenleg a világszerte működő 500 legerősebb szuperszámítógép összteljesítményének közel 22 százalékét a japán gyártó rendszerei adják. Ez különösen azért nagy fegyvertény, mert a rendszerek számát tekintve a Fujitsu részesedése egy nagyságrenddel kisebb, 2,6 százalék (lásd a fenti grafikont).