Nacionalni laboratorij v Los Alamosu potrebuje tako računalniško moč kot pomnilnik z visoko pasovno širino za izvajanje fizikalnih simulacij visoke ločljivosti, ki ocenjujejo stanje jedrskih bojnih glav.
Združene države imajo na tisoče jedrskih konic v skladišču jedrskega orožja ministrstva za obrambo. Velikost zalog se je v zadnjega pol stoletja dramatično zmanjšala, vendar ohranjanje obstoječa zaloga – ki obsega bojne glave, večinoma proizvedene v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja – je zapletena služba.
"Z našimi zalogami ne postaja nič mlajši," je za ZDNET povedal Jim Lujan, programski direktor za platforme HPC pri Nacionalnem laboratoriju Los Alamos (LANL). Ko se bojne glave starajo, pravi, je LANL odgovoren za ocenjevanje, kako lahko proces staranja vpliva na njihovo varnost ali delovanje.
Inovativnost
- Preizkusil sem Apple Vision Pro in je daleč pred tistim, kar sem pričakoval
- Ta majhen satelitski komunikator je poln funkcij in brezskrben
- Kako uporabljati ChatGPT: vse, kar morate vedeti
- To je mojih 5 najljubših orodij AI za delo
Seveda ne morete natančno testirati jedrskih bojnih glav - vsaj ne v skladu s Pogodbo o celoviti prepovedi jedrskih poskusov iz leta 1996. Laboratorij v Los Alamosu za izpolnitev svojega poslanstva uporablja modeliranje in 3D simulacije. Laboratorij in njegovi partnerji lahko proizvajajo z najnaprednejšimi visoko zmogljivimi računalniškimi orodji fizikalne simulacije visoke ločljivosti in lahko preverijo svoje simulacije glede na resnične in zgodovinske pojavov.
Vlada že od devetdesetih let prejšnjega stoletja uporablja napredne simulacije in računalništvo, da bi to dosegla. Izziv pa je bil, da "te težave postajajo vse večje," pravi Lujan, "in vzamejo več časa... Nekatere od teh fizikalnih simulacij, ki jih izvajamo, od začetka do konca, lahko trajajo od šest do osem mesecev. Če iščete težavo in ne boste imeli odgovora šest do osem mesecev, je malo težko reči: 'V redu, ups, tukaj nisem čisto razumel. Moram ga prilagoditi.'"
Zakaj so te težave vse večje in trajajo dlje? Del izziva izhaja iz dejstva, da so računalniške zmogljivosti preprosto postale res dobre - do poudarjajo, da so procesorji presegli tempo, s katerim lahko premikajo podatke noter in iz njih za izvajanje aritmetike operacije. Običajno se računalniški sistemi za dostop do teh naborov podatkov zanašajo na pomnilnik DDR, ki je ves zunaj čipa, kar ustvarja ozko grlo.
Simulacije visoke ločljivosti, kot so tiste, ki se uporabljajo za oceno stanja jedrskih zalog, uporabljajo ogromne nabore podatkov. Toda poskušati uporabiti zmogljiv CPE za izvajanje delovnih obremenitev, ki izkoriščajo ogromne nabore podatkov, je podobno kot uporaba športnega avtomobila za opravljanje vaših opravkov.
"To je nekako tako, kot če bi rekli, da imate avto, ki lahko pospeši od nič do 100 v dveh sekundah, a če ne more prenesti vseh živil, kako učinkovit je ta avto, kajne?" pravi Lujan. "Morda imate odličen dirkalni motor, a če te hitrosti ne morete učinkovito zagotoviti širokemu naboru aplikacij, je to izziv."
CPU serije Xeon Max
Da bi rešil to težavo, je LANL v zgodnji fazi izkoriščanja Intelove nove serije Max Xeon CPU Max (s kodnim imenom Sapphire Rapids HBM) -- prvi procesorji na osnovi x86 s pomnilnikom visoke pasovne širine (HBM) na čip.
Intel ta teden uvaja pet različnih SKUS čipa s številom jeder od 32 do 56. S 64 GB vgrajenega pomnilnika visoke pasovne širine bodo procesorji Xeon Max zagotovili dovolj pomnilniške zmogljivosti za večino običajnih delovnih obremenitev HPC – brez izkoriščanja pomnilnika DDR.
Poleg simulacije fizike jedrskih bojnih glav so procesorji Max zelo primerni za širok spekter drugih delovnih obremenitev HPC, ki temeljijo na ogromnih naborih podatkov. To bi lahko bilo odkritje zdravil ali genomika v prostoru znanosti o življenju ali modeliranje podnebja. Medtem vse več modelov umetne inteligence, kot je Chat GPT, začenja izkoriščati ogromne nabore podatkov.
"Želimo imeti to povečano pasovno širino pomnilnika blizu procesorja, ker bo naredilo veliko razliko," pravi Lujan. »Ne lovimo samo hitrosti. Poskušamo doseči učinkovitost in rešitev problema."
Lujan pravi, da je do zdaj LANL zabeležil približno 4- do 5-kratno izboljšanje zmogljivosti z aplikacijami, ki izkoriščajo Max CPE – ne da bi morali izvajati kakršne koli spremembe aplikacij.
Velika prodajna točka Intelovega portfelja Max je zmožnost izkoriščanja oneAPI -- običajnega, odprtega, na standardih temelječega programskega modela.
"Razvijalci lahko izkoristijo vse kode, ki jih imajo danes na Xeonu, in jih prenesejo na Xeon Max brez sprememb kode," pravi Intelov podpredsednik Jeff McVeigh za ZDNET.
Da bi preizkusil oneAPI, je LANL poskusil vzeti aplikacijo z binarno kodo in jo prenesti na Procesor Xeon Max -- pognali so ga, brez sprememb, s skromno zmogljivostjo izboljšava.
"Torej stvari tečejo hitreje, kar je super," pravi Lujan. "Toda raven truda, s katero bi prepoznali to izboljšanje učinkovitosti, je zelo majhna. Lahko bi šli k drugim arhitekturam, ki bi nam lahko dale skromnejše izboljšave v nekaterih pogledih. Če pa moramo prepisati na stotine tisoč vrstic kode, da dosežemo to zmogljivost, je s tem povezan strošek."