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Gemeinschaftsprojekt in Europa Potenziell Spitze: AMD und HPE bauen neue Supercomputer

Autor: Ulrike Ostler

AMD und Hewlett Packard Enterprise (HPE) planen mit der kommenden Generation von „AMD Epyc“ CPUs und „AMD Instinct“ GPUs. Diese werden im Rahmen der Initiative European High Performance Computing Joint Undertaking („EuroHPC JU“) den „Pre-Exascale“-Supercomputer „Lumi“ antreiben, der in Finnland aufgestellt wird.

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Ein Skizzenbild von „Lumi“, dem „HPC Cray EX“-Supercomputer, der in Finnland aufgestellt wird und von 10 Staaten in Europa funanziert und genutzt wird.
Ein Skizzenbild von „Lumi“, dem „HPC Cray EX“-Supercomputer, der in Finnland aufgestellt wird und von 10 Staaten in Europa funanziert und genutzt wird.
(Bild: Hewlett Packard Enterprise)

Schon jetzt steht fest, dass der Supercomputer zu den leistungsfähigsten weltweit gehören wird. Die Spitzenleistung wird bei 552 PetaFlops liegen. Bis heute erreicht der schnellste Computer der Welt, „Fugaku“ in Japan, eine Spitzenleistung von 513 PetaFlops. Der Superrechner soll Forschern in ganz Europa helfen, Forschung und Entwicklung voranzutreiben und Innovationen zu fördern. Er wird im CSC-IT Center for Science in Kajaani, Finnland, stehen und von zehn europäischen Ländern als Teil des neu gegründeten Lumi-Konsortiums gemeinsam genutzt werden.

Die erwartete Leistung soll insbesondere Deep Learning und die Kombination von Modellierung, Simulation und Workloads der Künstlichen Intelligenz auf die Sprünge helfen, die Lösung komplexer Forschungsaufgaben voranzutreiben. Das neue System wird voraussichtlich Mitte 2021 verfügbar sein. Doch nicht nur die Forschung soll profitieren. HPC werde auch die Wettbewerbsfähigkeit der kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) in Europa bemerkenswert steigern, merken die Beteiligten an. Bis zu einem Fünftel der Lumi-Ressourcen soll für Industrie und KMU zur Verfügung stehen.

So wird das Lumi-Rechenzentrum aussehen.
So wird das Lumi-Rechenzentrum aussehen.
(Bild: Synopsis Architekten Ltd. und Geometria Architektur Ltd.)

Der Lumi-Beschaffungsprozess ist abgeschlossen. Systemlieferant Hewlett Packard Enterprise (HPE) nimmt einen „Cray EX“-Supercomputer als Grundlage, in dem die jüngste AMD-Epyc-Technik sowie die Grafikprozessoren und AMD Instinct verbaut sind.

200 Millionen Euro aus 10 Ländern

Khalil Rouhana, stellvertretender Generaldirektor der Generaldirektion Kommunikationsnetze, Inhalte und Technologie (DG Connect) der Europäischen Kommission, sagt: „Heute markieren wir einen wichtigen Schritt bei der Umsetzung der europäischen Strategie für Hochleistungsrechnen. Der vom Lumi-Konsortium gehostete Supercomputer im Pre-Exascale-Bereich wird zu den Top 5 der Welt gehören. Zusammen mit den anderen EuroHPC-Supercomputern im Vor-Exascale und Petascale-Bereich, die 2021 in Betrieb genommen werden, wird der Lumi-Supercomputer Europas öffentlichen und privaten Nutzern dabei helfen, viele gewaltige Forschungs- und Innovationsprobleme in verschiedenen Bereichen – von Wetter- und Klimawandel über Cyber-Sicherheit bis hin zu Arzneimittelentdeckung und personalisierter Medizin – anzugehen.“

Lumi ist eine Investition von über 200 Millionen Euro, die den gesamten Lebenszyklus des Systems abdeckt. Der gemeinsame Beschaffungsprozess mit dem gemeinsamen Unternehmen EuroHPC und den zehn europäischen Ländern sei trotz der globalen Pandemie planmäßig verlaufen, dank des großen Know-hows des Lumi-Konsortiums und einer ausgezeichneten Zusammenarbeit.

Die finnische Staatssekretärin Anita Lehikoinen vom Ministerium für Bildung und Kultur, fügt hinzu: „Die Zuverlässigkeit des CSC und Finnlands veranlasste die Europäische Kommission und zehn Partnerländer, in Finnland in eine gesamteuropäische Infrastruktur für Hochleistungsrechnen und Daten-Management zu investieren. Wir müssen die ausgezeichnete Zusammenarbeit aufrechterhalten, um diese Investition zum Nutzen der Gesellschaft in größerem Maßstab zu maximieren.“

So fügt sich Superrechner „Lumi“ ins Rechenzentrum ein.
So fügt sich Superrechner „Lumi“ ins Rechenzentrum ein.
(Bild: Synopsis Architekten Ltd. und Geometria Architektur Ltd.)

Außerdem passe der Lumi-Supercomputer in die Digital- und Green-Deal-Politik der Europäischen Kommission und nutze zu 100 Prozent erneuerbare, kohlenstoffneutrale Energie. Darüber hinaus werde die erzeugte Wärme rund 20 Prozent der Fernwärme des Gebiets liefern, in dem der Supercomputer aufgestellt sein wird. Damit dürfte er auch zu den effizientesten Supercomputern der Welt gehören.

Los Alamos kämpft verstärkt um COVID-19-Erkenntnisse

Die Ankündigung von Lumi folgt auf eine Erfolgsmeldung des Los Alamos National Laboratory, einer multidisziplinäre Forschungseinrichtung, die sich mit strategischer Wissenschaft im Namen der nationalen Sicherheit befasst. Es wird von Triad geleitet, einer auf den öffentlichen Dienst ausgerichteten Organisation für nationale Sicherheitswissenschaften, die sich zu gleichen Teilen im Besitz ihrer drei Gründungsmitglieder befindet: Battelle Memorial Institute (Battelle), das Texas A&M University System („Tamus“) und der Universität von Kalifornien (UC) für die National Nuclear Security Administration des Department of Energy.

Das Los Alamos National Laboratory hat die Installation einer Hochleistungscomputerplattform abgeschlossen, die insbesondere die Forschung und Entwicklung bei den Anstrengungen des Landes in Bezug auf COVID-19 verstärken soll. Die Plattform mit der Bezeichnung „Chicoma“ beruht ebenfalls auf der Supercomputer-Architektur HPE Cray EX von Hewlett Packard Enterprise.

Irene Qualters, Associate Laboratory Director for Simulation and Computing in Los Alamos, erläutert: „Da die umfangreichen sozialen und wirtschaftlichen Auswirkungen von COVID-19 die Nation weiterhin in Atem halten, sind Wissenschaftler in Los Alamos aktiv an einer Reihe kritischer Forschungsbemühungen beteiligt, die vom Therapiedesign bis zur epidemiologischen Modellierung reichen. High Performance Computing spielt eine entscheidende Rolle, indem es den Wissenschaftlern ermöglicht, die komplexen Phänomene zu modellieren, die bei der Evolution und Ausbreitung von Viren eine Rolle spielen.“

„Chicoma“ bezeichnet eine Hochleistungsplattform, die den nationalen Kampf gegen COVID-19 unterstützen soll.
„Chicoma“ bezeichnet eine Hochleistungsplattform, die den nationalen Kampf gegen COVID-19 unterstützen soll.
(Bild: Los Alamos National Laboratory)

In erster Linie soll es dabei um die epidemiologische Modellierung von Kontaktmustern und Interventionsszenarien, bio-informatische Studien zur Entwicklung des SARS-CoV-2-Gens und die Auswirkungen von COVID-19 auf die Struktur und Funktion des menschlichen 3D-Chromosoms gehen. Dr. Karissa Sanbonmatsu, leitende Wissenschaftlerin in der Gruppe Theoretische Biologie und Biophysik des Labors, erläutert: „Das Chicoma-System wird eine ideale Plattform für unsere Hochleistungsrechner-Bemühungen in den Bereichen Chromosomensimulation, RNA-Simulation einschließlich Viren und Chromosom-Virus-Effekte sein.“

Die HPE-Technik funktioniert mithilfe eine direkten Flüssigkeitskühlung der Chips und einer HPE „Slingshot“-Verbindung. Chicoma ist mit dem Prozessor „AMD Epyc 7H12“ ausgestattet und verfügt insgesamt über mehr als 73.000 Kerne und 300 Terabyte Systemspeicher. Finanziert wurde das System durch das Office of Science Advanced Scientific Computing Research (ASCR)-Programm des Department of Energy's Office of Science des Department of Energy unter einem Posten des 2020 Coronavirus Aid, Relief und Economic Security (CARES) Act.

HPE Cray EX beim Pawsey Supercomputing Centre

Auch das Pawsey Supercomputing Centre in Australien hat HPE Cray EX für einen neuen Supercomputer ausgewählt. Das System, das mit „Cray Clusterstor E1000“ und mit AMD-Epyc-CPUs sowie Instinct-GPUs ausgestattet sein wird, soll 30-mal mehr Rechenleistung als die Vorgängersysteme „Magnus“ und „Galaxy“ liefern. Auch hier spielt die Energie-Effizienz eine große Rolle; denn trotz 30-facher Steigerung der Rechenleistung soll der Energiebedarf des neuen Systems nur um 50 Prozent steigen.

Das Pawsey Supercomputing Centre rechnet mit einer 30-fachen Steigerung der Leistung.
Das Pawsey Supercomputing Centre rechnet mit einer 30-fachen Steigerung der Leistung.
(Bild: Pawsey Supercomputing Centre)

HPE wurde nach einer Ausschreibung unter der Leitung von Australiens nationaler Wissenschaftsagentur Csiro und Pawsey im Rahmen einer Vereinbarung über 48 Millionen Dollar ausgewählt. Rund 1.600 Wissenschaftler sollen darauf zugreifen können.

Dr. Chenoa Tremblay, Postdoktoranden-Stipendiatin für dunklen Magnetismus am Csiro, nutzt die bestehenden Pawsey-Supercomputer, um extrem empfindliche Signale von Radioteleskopen zu analysieren, die uns erste mögliche Hinweise auf Leben außerhalb unseres Sonnensystems liefern könnten. Die Arbeit ihres Teams erfordert das Scannen von mehr als zehn Millionen Sternen und die Analyse von Hunderten von Terabyte an Daten. „Dies auf meinem Laptop zu tun, würde 25 Jahre dauern“, sagte Tremblay.

2 ExaFlops in petto

Bereits vom März stammt die Nachricht, dass HPE das U.S. Department of Energy (DOE) mit dem bisher leistungsstärksten Supercomputer der Welt ausstattet. „El Capitan“ erreicht zwei ExaFlops und wird damit zehn Mal schneller als der momentan schnellste Supercomputer weltweit sein und schneller als die heute 200 schnellsten Supercomputer zusammengenommen.

Betrieben wird der Höchstleistungsrechner vom Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien, USA. Der Supercomputer wird zukünftig das LLNL und zwei weitere US-amerikanische Forschungseinrichtungen der National Nuclear Security Administration (NNSA) bei komplexen 3D-Simulationen unterstützen. El Capitan soll Anfang 2023 ausgeliefert werden.

„El Capitan“ wird zehn Mal schneller als der momentan schnellste Supercomputer der Welt rechnen.
„El Capitan“ wird zehn Mal schneller als der momentan schnellste Supercomputer der Welt rechnen.
(Bild: HPE)

El Capitan wird als erster Supercomputer die 2-Exaflops-Grenze erreichen und damit die ersten Schätzungen seiner Leistungsfähigkeit um 30 Prozent überschreiten. Pro Sekunde wird er 2.000.000.000.000.000.000, sprich: zwei Trillionen mathematische Berechnungen durchführen können. Zum Vergleich: Wofür El Capitan gerade mal eine Sekunde braucht, würden alle Menschen der Welt acht Jahre lang beschäftigt sein – vorausgesetzt, jeder von ihnen würde eine Rechnung pro Sekunde lösen.

Technisch basiert El Capitan auf dem „Shasta“-System und dem „Slingshot“-Netzwerk von HPE Cray. Zudem greift er auf eine Kombination aus Epyc-Prozessoren und „Radeon-Instinct“-Grafikprozessoren von AMD zurück.

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Über den Autor

 Ulrike Ostler

Ulrike Ostler

Chefredakteurin DataCenter-Insider, DataCenter-Insider