Wie Ihr Retina-Bildschirm dazu beiträgt, Supercomputer leistungsfähiger denn je zu machen

Früher diese Woche, der Titan-Supercomputer am Oak Ridge National Laboratory in Tennessee wurde benannt der schnellste Supercomputer der Welt . Es war in der Lage, fast 18 Billiarden Gleitkommaberechnungen pro Sekunde im LINPACK-Benchmark (der Standard-Tachometer der High-Performance-Computing-Industrie) durch Beschleunigung seiner 560.640 CPUs mit Grafikprozessoren von NVIDIA . Faszinierenderweise das gleiche Kepler GPU-Architektur liefert auch die Grafikleistung für Retina-Bildschirme auf dem neuen Macbook Pro . Dies ist kein Zufall. Ohne den unermüdlichen Wunsch der normalen Verbraucher nach Benutzererlebnissen der nächsten Generation – schärfere Bildschirme für ihre Laptops, bessere Grafiken für ihre Spiele, langlebigere Batterien für ihre Mobilgeräte – wäre wissenschaftliches Supercomputing irgendwie verkorkst.

Ein Cray-2-Supercomputer aus dem Jahr 1985. Ein iPad 2 hat die gleiche Rechenleistung.

Es braucht etwa eine Milliarde Dollar, um einen Hochleistungsprozessor zu entwickeln, sagt Steve Scott, Tesla CTO bei NVIDIA. Der Supercomputing-Markt ist nicht groß genug, um die Entwicklung dieser Hardware zu unterstützen. Glücklicherweise wird NVIDIA von Millionen und Abermillionen von Spielern unterstützt, die eine immer schnellere Rechenleistung für ihre Spiele wünschen. Wir können die gleichen Prozessoren nehmen, die für die Ausführung von Grafiken für Videospiele entwickelt wurden, und sie verwenden, um die erforderlichen Berechnungen durchzuführen, um das Klima zu simulieren oder kraftstoffsparendere Motoren zu entwickeln.



GPUs werden seit Jahren verwendet, um Supercomputer zu beschleunigen. Zuvor revolutionierten Consumer-Off-the-Shelf-Chips (COTS) das Supercomputing, indem sie die teuren kundenspezifischen CPUs ersetzten, die Unternehmen wie Cray bekannt. In den meisten Bereichen der Wissenschaft sickert Innovation von Regierungen und Hochschulen in die Industrie und Verbraucheranwendungen ein. Aber da Hochleistungsberechnungen aufsteigen, um Theorie und Experiment als dritte Säule wissenschaftlicher Entdeckungen zu treffen, ist das Gegenteil der Fall. Legionen von Skyrim-besessenen Gamern und iPad-tragenden Müttern sind der Motor, der Wissenschaftlern und Forschern technische Innovationen vorantreibt.

Und was motiviert all diese Spieler und Mütter, Jahr für Jahr besessen und begehrenswert zu bleiben und zu aktualisieren und zu kaufen? Benutzererfahrung. Apple entwickelt keine Retina-Bildschirme (und NVIDIA erstellt nicht die GPUs, um sie anzutreiben), nur weil. Als Apple seine Rechnung abstellte Power Mac G4 als erster Desktop-Supercomputer (weil es mehr als eine Milliarde Gleitkomma-Berechnungen pro Sekunde durchführen konnte) vor mehr als einem Jahrzehnt nicht, weil sie wollten, dass Computerwissenschaftler sie auf High-Five setzten. Dies lag daran, dass ein Gigaflop genug Rechenleistung bot, um (damals) ein nahtloses On-Demand-Benutzererlebnis für normale Verbraucher zu gewährleisten.

Der nächste große Meilenstein für Supercomputing ist das sogenannte Exaskala , wo Computer 1018 Berechnungen pro Sekunde ausführen können – tausendmal leistungsfähiger als heutige Peta-Maschinen wie Titan und genug (nach Meinung einiger Forscher), um magische Meisterleistungen der Simulation zu ermöglichen, wie das Screening potenzieller Medikamentendesigns gegen jede bekannte lebende Proteinklasse dass jede mögliche Nebenwirkung vorhersehbar ist.

Aber das Hindernis für das Erreichen der Exa-Skala ist nicht die Rechenleistung, sondern der Energieverbrauch. Und so kann uns die gewöhnliche Benutzererfahrung wieder zur nächsten Generation von Supercomputing führen, da Wissenschaftler und Ingenieure mit der Verwendung von ultra-sparsamen mobilen Chiparchitekturen wie ARM experimentieren, um immer mehr zu wringen FLOPS pro Watt aus ihren Maschinen. Der Hauptgrund dafür, dass der Chip in Ihrem Telefon viel energieeffizienter ist als der in Ihrem Desktop, besteht darin, sicherzustellen, dass Ihr Akku länger als 15 Minuten hält. (Und um sicherzustellen, dass das Telefon nicht durch die Hose brennt. Das wäre eine ziemlich schreckliche Benutzererfahrung.)

Supercomputer selbst bieten eine schonungslos primitive Benutzererfahrung: Forscher programmieren ihre Anwendungen oft selbst mit Fortran , und interagieren Sie mit ihnen über die Befehlszeile. Wie sie sollten – keines dieser Petaflops sollte mit Frivolitäten der Benutzeroberfläche verschwendet werden, die der Rest von uns für selbstverständlich hält. Aber es sind genau diese Frivolitäten – und unser unersättlicher Wunsch nach schnelleren, stärkeren, besseren und schöneren Jahr für Jahr – die Supercomputing möglich machen.

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