Коллайдер NICA обзавелся суперкомпьютером

В Объединенном институте ядерных исследований (Дубна) представили суперкомпьютер, который будет использоваться для обработки данных с будущего коллайдера тяжелых ионов NICA и решения других научных задач. Пиковая мощность вычислительной машины составит около одного петафлопса, и он войдет в число 500 самых мощных суперкомпьютеров мира. Презентация состоялась в рамках сессии Комитета полномочных представителей государств-членов ОИЯИ.

Суперкомпьютеры — вычислительные комплексы, состоящие из десятков тысяч ядер высокопроизводительных процессоров. В основном их используют для решения сложных вычислительных задач, легко разбивающихся на большое количество веток параллельных вычислений. Например, такой подход нередко используется при работе с трехмерной графикой: в современных видеокартах используются чипы, состоящие из сотен ядер. Кроме этого, легко распараллелить прогнозирование погоды, машинное обучение и другие задачи, в которых в компьютер загружается огромный объем данных, над частями которого необходимо независимо выполнять одинаковые операции.

Похожие задачи есть и в физике элементарных частиц, например, численные решения уравнений квантовой хромодинамики - теории, описывающей взаимодействия между кварками в протоне и других адронах. В этом случае вычисления производятся в некотором объеме пространства-времени. Чтобы сделать численный расчет, непрерывное пространство-время превращают в сетку. Затем каждому узлу сетки ставят в соответствие состояние реальной системы в заданной точке пространства в заданный момент времени. В каждом узле сетки необходимо вычислить несколько интегралов, и они будут соответствовать путям, которыми может пойти исследуемый процесс.

Именно квантовая хромодинамика стала толчком к появлению одной из самых известных серий суперкомпьютеров — Blue Gene. Они «выросли» из систем QCDOC — «квантовой хромодинамики на чипах», в которой четырехмерная сетка расчетов создавалась набором из соответствующего числа простых процессоров, определенным образом соединенных между собой.

Новый компьютер создан совместно лабораторией теоретической физики имени Боголюбова и лабораторией информационных технологий. В разработке суперкомпьютера участвовали также специалисты группы компаний РСК и корпорации Intel. Вычислительной машине присвоено имя члена-корреспондента АН СССР Николая Говоруна, который руководил вычислительным направлением в ОИЯИ. По словам разработчиков, теоретическая пиковая производительность суперкомпьютера состовляет около одного петафлопса, что соответствует квадриллиону операций с плавающей запятой в секунду. Суперкомпьютер построен на базе 72-ядерных процессоров Intel Xeon Phi 7290 и процессоров Intel Xeon Gold 6154. Для передачи данных между вычислительными узлами используется технология Intel Omni-Path, со скоростью неблокируемой коммутации до 100 Гбит в секунду.

Компьютер будет использоваться для моделирования динамики столкновений тяжелых ядер на коллайдере NICA, строительство которого будет завершено в 2020-2021 годах. Кроме того, с его помощью будут проводиться исследования в области новых материалов. 

Разработчики отдельно отмечают разработанную для комплекса систему прецизионного жидкостного охлаждения. В ней используется режим «горячая вода» — на входе в вычислительный узел температура теплоносителя составляет 45 градусов Цельсия. По словам разработчиков, такой подход позволил «применить круглогодичный режим free cooling (24x7x365), используя только сухие градирни,  работающие при температуре окружающего воздуха до 50 градусов Цельсия, а также полностью избавиться от фреонового контура и чиллеров». Благодаря этому в среднем в год на охлаждение используется менее шести процентов всей мощности, потребляемой суперкомпьютером.

Владимир Королев