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Come il tuo schermo Retina sta aiutando a rendere i supercomputer più potenti che mai
All'inizio di questa settimana, il supercomputer Titano all'Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee è stato nominato il supercomputer più veloce del mondo . È stato in grado di eseguire quasi 18 quadrilioni di calcoli in virgola mobile al secondo nel Punto di riferimento LINPACK (il tachimetro standard del settore dei computer ad alte prestazioni) accelerando le sue 560.640 CPU con unità di elaborazione grafica di NVIDIA . Curiosamente, questo stesso Architettura GPU Kepler fornisce anche la potenza grafica per gli schermi Retina sul nuovo Macbook Pro . Questa non è una coincidenza. Senza il desiderio incessante dei consumatori ordinari di esperienze utente di nuova generazione – schermi più nitidi per i loro laptop, grafica migliore per i loro giochi, batterie più durevoli per i loro dispositivi mobili – il supercalcolo scientifico sarebbe un po' rovinato.
Un supercomputer Cray-2 del 1985. Un iPad 2 ha una potenza di elaborazione equivalente.
Ci vuole circa un miliardo di dollari per sviluppare un processore ad alte prestazioni, afferma Steve Scott, Tesla CTO di NVIDIA. Il mercato del supercalcolo non è abbastanza grande per supportare lo sviluppo di questo hardware. Fortunatamente, NVIDIA è supportata da milioni e milioni di giocatori che desiderano una potenza di elaborazione sempre più veloce per i loro giochi. Possiamo prendere gli stessi processori progettati per eseguire la grafica dei videogiochi e usarli per eseguire i calcoli necessari per simulare il clima o progettare motori più efficienti dal punto di vista dei consumi.
Le GPU sono state utilizzate per anni per accelerare i supercomputer. Prima di allora, i chip consumer off-the-shelf (COTS) hanno rivoluzionato il supercalcolo sostituendo le costose CPU personalizzate che avevano reso aziende come Cray famoso. Nella maggior parte delle aree della scienza, l'innovazione scende dai governi e dal mondo accademico all'industria e alle applicazioni dei consumatori. Ma poiché il calcolo ad alte prestazioni si eleva per incontrare la teoria e la sperimentazione come terzo pilastro della scoperta scientifica, è vero il contrario. Legioni di giocatori ossessionati da Skyrim e mamme con l'iPad sono il motore che spinge verso l'alto l'innovazione tecnica per scienziati e ricercatori.
E cosa motiva tutti quei giocatori e quelle mamme a continuare a essere ossessionati, desiderare, aggiornare e acquistare, anno dopo anno? L'esperienza utente. Apple non sviluppa schermi Retina (e NVIDIA non crea le GPU per alimentarli) solo perché. Quando Apple ha fatturato il suo Power Mac G4 come primo supercomputer desktop (perché poteva eseguire più di un miliardo di calcoli in virgola mobile al secondo) più di dieci anni fa, non era perché volevano che gli scienziati computazionali gli dassero il cinque. Era perché un gigaflop era una potenza di calcolo sufficiente per garantire (all'epoca) un'esperienza utente on-demand senza soluzione di continuità per i consumatori ordinari.
Il prossimo grande traguardo per il supercalcolo da raggiungere è il cosiddetto esascala , dove i computer possono eseguire 1018 calcoli al secondo, mille volte più potenti delle odierne macchine a petascala come Titan, e abbastanza (secondo alcuni ricercatori) da rendere possibili gesta magiche di simulazione, come lo screening di potenziali progetti di farmaci contro ogni classe di proteine viventi conosciute, quindi che ogni possibile effetto collaterale può essere predeterminato.
Ma la barriera per raggiungere l'exascale non è la potenza di elaborazione, è il consumo di energia. E così, ancora una volta, l'esperienza utente ordinaria potrebbe essere ciò che ci porta alla prossima generazione di supercalcoli, poiché scienziati e ingegneri sperimentano l'utilizzo di architetture di chip mobili a bassissima potenza come ARM per spremere sempre di più FLOP per watt fuori dalle loro macchine. Dopotutto, il motivo principale per cui il chip del telefono è molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto a quello del desktop è garantire che la batteria duri più di 15 minuti. (E per assicurarti che il telefono non ti bruci i pantaloni. Sarebbe un'esperienza utente piuttosto terribile.)
Gli stessi supercomputer offrono un'esperienza utente spietatamente primitiva: i ricercatori spesso codificano le loro applicazioni da soli utilizzando Fortran e interagisci con loro utilizzando la riga di comando. Come dovrebbero, nessuno di quei petaflop dovrebbe essere sprecato in frivolezze dell'interfaccia utente che il resto di noi dà per scontato. Ma sono proprio quelle frivolezze - e il nostro vorace desiderio di averne di più veloci, più forti, migliori e più belle ogni anno - che rendono possibile il supercalcolo.