Коллайдер NICA обзавівся суперкомп'ютером

В Об'єднаному інституті ядерних досліджень (Дубна) представили суперкомп'ютер, який буде використовуватися для обробки даних з майбутнього колайдера важких іонів NICA і вирішення інших наукових завдань. Пікова потужність обчислювальної машини складе близько одного петафлопса, і він увійде в число 500 найпотужніших суперкомп'ютерів світу. Презентація відбулася в рамках сесії Комітету повноважних представників держав-членів ОІЯІ.

Суперкомп'ютери - обчислювальні комплекси, що складаються з десятків тисяч ядер високопродуктивних процесорів. В основному їх використовують для вирішення складних обчислювальних завдань, що легко розбиваються на велику кількість гілок паралельних обчислень. Наприклад, такий підхід нерідко використовується при роботі з тривимірною графікою: у сучасних відеокартах використовуються чіпи, що складаються з сотень ядер. Крім цього, легко розпараллелити прогнозування погоди, машинне навчання та інші завдання, в яких в комп'ютер завантажується величезний обсяг даних, над частинами якого необхідно незалежно виконувати однакові операції.

Подібні завдання є і у фізиці елементарних частинок, наприклад, численні рішення рівнянь квантової хромодинаміки - теорії, що описує взаємодії між кварками в протоні та інших адронах. У цьому випадку обчислення виробляються в деякому обсязі простору-часу. Щоб зробити чисельний розрахунок, безперервний простір-час перетворюють на сітку. Потім кожному вузлу сітки ставлять у відповідність стан реальної системи в заданій точці простору в заданий момент часу. У кожному вузлі сітки необхідно обчислити кілька інтегралів, і вони будуть відповідати шляхам, якими може піти досліджуваний процес.

Саме квантова хромодинаміка стала поштовхом до появи однієї з найвідоміших серій суперкомп'ютерів - Blue Gene. Вони «виросли» з систем QCDOC - «квантової хромодинаміки на чіпах», в якій чотиримірна сітка розрахунків створювалася набором з відповідного числа простих процесорів, певним чином з'єднаних між собою.

Новий комп'ютер створений спільно лабораторією теоретичної фізики імені Боголюбова та лабораторією інформаційних технологій. У розробці суперкомп'ютера брали участь також фахівці групи компаній РСК і корпорації Intel. Обчислювальній машині присвоєно ім'я члена-кореспондента АН СРСР Миколи Говоруна, який керував обчислювальним напрямком в ОІЯІ. За словами розробників, теоретична пікова продуктивність суперкомп'ютера зістовляє близько одного петафлопса, що відповідає квадрильйону операцій з плаваючою комою в секунду. Суперкомп'ютер побудований на базі 72-ядерних процесорів Intel Xeon Phi 7290 і процесорів Intel Xeon Gold 6154. Для передачі даних між обчислювальними вузлами використовується технологія Intel Omni-Path, зі швидкістю неблокованої комутації до 100 Гбіт в секунду.

Комп'ютер буде використовуватися для моделювання динаміки зіткнень важких ядер на колайдері NICA, будівництво якого буде завершено в 2020-2021 роках. Крім того, з його допомогою будуть проводитися дослідження в області нових матеріалів.

Розробники окремо відзначають розроблену для комплексу систему прецизійного рідинного охолодження. У ній використовується режим «гаряча вода» - на вході в обчислювальний вузол температура теплоносія становить 45 градусів Цельсія. За словами розробників, такий підхід дозволив «застосувати цілорічний режим free cooling (24x7x365), використовуючи тільки сухі градирні, що працюють при температурі навколишнього повітря до 50 градусів Цельсія, а також повністю позбутися фреонового контуру і чилерів». Завдяки цьому в середньому на рік на охолодження використовується менше шести відсотків всієї потужності, яка споживається суперкомп'ютером.