Nacionalni laboratorij u Los Alamosu treba i računalnu snagu i memoriju velike propusnosti za izvođenje fizičkih simulacija visoke vjernosti koje procjenjuju stanje nuklearnih bojevih glava.
Sjedinjene Države posjeduju tisuće nuklearnih bojevih glava u zalihama nuklearnog oružja Ministarstva obrane. Veličina zaliha dramatično se smanjila tijekom proteklih pola stoljeća, ali održavanje postojeće zalihe -- koje se sastoje od bojevih glava uglavnom proizvedenih 1950-ih i 1960-ih -- komplicirana je posao.
"S našim zalihama, ne postaje mlađi", kaže Jim Lujan, programski direktor za HPC platforme u Nacionalnom laboratoriju Los Alamos (LANL), za ZDNET. Kako bojeve glave stare, kaže, LANL ima odgovornost procijeniti kako proces starenja može utjecati na njihovu sigurnost ili performanse.
Inovacija
- Isprobao sam Apple Vision Pro i daleko je ispred onoga što sam očekivao
- Ovaj maleni satelitski komunikator prepun je značajki i bezbrižan je
- Kako koristiti ChatGPT: Sve što trebate znati
- Ovo je mojih 5 omiljenih AI alata za rad
Naravno, ne možete točno testirati nuklearne bojeve glave - barem ne prema Ugovoru o sveobuhvatnoj zabrani nuklearnih proba iz 1996. Kako bi ispunio svoju misiju, laboratorij u Los Alamosu koristi modeliranje i 3D simulacije. S najsuvremenijim računalnim alatima visokih performansi, laboratorij i njegovi partneri mogu proizvesti fizičke simulacije visoke vjernosti i mogu potvrditi svoje simulacije u odnosu na stvarne i povijesne pojave.
Vlada koristi napredne simulacije i računalstvo kako bi to postigla od 1990-ih. Izazov je, međutim, bio da "ovi problemi postaju sve veći i veći", kaže Lujan, "i potrebno im je više vremena... Za neke od ovih fizičkih simulacija koje radimo, od početka do kraja, može biti potrebno više od šest do osam mjeseci. Ako gledate na problem, a odgovor nećete dobiti šest do osam mjeseci, malo vam je teško reći: 'U redu, ups, nisam baš dobro shvatio. Moram to ići prilagoditi.'"
Zašto ti problemi postaju sve veći i traju dulje? Dio izazova proizlazi iz činjenice da su računalne mogućnosti jednostavno postale jako dobre -- do ukazuju na to da su procesori premašili tempo kojim mogu premještati podatke unutra i van radi izvođenja aritmetike operacije. Tipično, računalni sustavi oslanjaju se na DDR memoriju, koja je sva izvan čipa, za pristup tim skupovima podataka -- stvarajući usko grlo.
Simulacije visoke vjernosti, poput onih koje se koriste za procjenu stanja nuklearnih zaliha, koriste goleme skupove podataka. No pokušaj korištenja snažnog CPU-a za radna opterećenja koja iskorištavaju ogromne skupove podataka pomalo je poput korištenja sportskog automobila za obavljanje vaših zadataka.
"To je kao da kažete da imate auto koji može ubrzati od 0 do 100 u dvije sekunde, ali ako ne može primiti sve namirnice, koliko je taj auto učinkovit, zar ne?" kaže Lujan. "Možda imate izvrsnu trkaću mašinu, ali ako tu brzinu ne možete učinkovito isporučiti širokom skupu aplikacija, to čini izazov."
CPU serije Xeon Max
Kako bi riješio taj problem, LANL je u ranoj fazi iskorištavanja Intelove nove serije Max Xeon CPU Max (kodnog naziva Sapphire Rapids HBM) -- prvi procesori temeljeni na x86 s memorijom visoke propusnosti (HBM) na čip.
Intel ovaj tjedan izbacuje pet različitih SKUS čipova, s brojem jezgri u rasponu od 32 do 56. Sa 64 GB memorije visoke propusnosti u paketu, Xeon Max CPU-ovi će pružiti dovoljno memorijskog kapaciteta da odgovara većini uobičajenih HPC radnih opterećenja -- bez iskorištavanja DDR memorije.
Osim simulacije fizike nuklearnih bojevih glava, Max CPU-i dobro su prilagođeni za širok raspon drugih HPC radnih opterećenja koja se oslanjaju na ogromne skupove podataka. To bi moglo biti otkriće lijekova ili genomika u prostoru znanosti o životu ili klimatsko modeliranje. U međuvremenu, sve veći broj AI modela, poput Chat GPT-a, počinje koristiti goleme skupove podataka.
"Nestrpljivi smo da imamo ovu povećanu propusnost memorije blizu procesora jer će to napraviti veliku razliku", kaže Lujan. “Ne jurimo samo za brzinom. Pokušavamo postići učinkovitost i rješenje problema."
Do sada je, kaže Lujan, LANL doživio otprilike 4x do 5x poboljšanje performansi s aplikacijama koje iskorištavaju Max CPU -- bez potrebe za bilo kakvim izmjenama aplikacija.
Velika prodajna točka Intelovog Max portfelja je mogućnost korištenja oneAPI-ja -- uobičajenog, otvorenog programskog modela temeljenog na standardima.
"Programeri mogu iskoristiti sve kodove koje danas imaju na Xeonu i prenijeti ih na Xeon Max bez ikakvih promjena koda", rekao je za ZDNET potpredsjednik Intela Jeff McVeigh.
Kako bi stavio oneAPI na test, LANL je pokušao uzeti aplikaciju s binarnim kodom i prenijeti je na Xeon Max procesor -- uspjeli su ga pokrenuti, bez ikakvih promjena, sa skromnim performansama poboljšanje.
"Tako da stvari teku brže, što je sjajno", kaže Lujan. "Ali razina napora s kojom se prepoznaje poboljšanje performansi vrlo je minimalna. Mogli bismo ići na druge arhitekture koje bi nam mogle dati skromnija poboljšanja u nekim aspektima. Ali ako moramo prepisati stotine tisuća redaka koda kako bismo postigli tu izvedbu, s tim je povezan trošak."