الولايات المتحدة تستعيد المركز الأول في سباق الحواسيب العملاقة

استعادت الولايات المتحدة تاج السرعة المطلوب في مجال الحوسبة باستخدام كمبيوتر عملاق جديد قوي في ولاية تينيسي ، وهو علامة فارقة للتكنولوجيا التي تلعب دورًا رئيسيًا في العلوم والطب ومجالات أخرى.

تم الإعلان عن فرونتير ، اسم الآلة الضخمة في مختبر أوك ريدج الوطني ، يوم الإثنين لتكون أول من أظهر أداء كوينتيليون عملية في الثانية – مليار مليار عملية حسابية – في مجموعة من الاختبارات القياسية التي استخدمها الباحثون لتصنيف الحواسيب الفائقة. تعهدت وزارة الطاقة الأمريكية قبل عدة سنوات بتقديم 1.8 مليار دولار لبناء ثلاثة أنظمة بأداء “الإكساسكيل” ، كما يسميه العلماء.

لكن التاج لديه تحذير. يعتقد بعض الخبراء أن فرونتير قد هُزمت في سباق الإكساسكيل بنظامين في الصين. مشغلي هذه الأنظمة لم يقدموا نتائج الاختبار للتقييم من قبل العلماء الذين يشرفون على ما يسمى Top500 الترتيب. قال الخبراء إنهم يشتبهون في أن التوترات بين الولايات المتحدة والصين قد تكون السبب في عدم تقديم الصينيين لنتائج الاختبار.

قال جاك دونجارا ، الأستاذ المتميز في علوم الكمبيوتر بجامعة تينيسي والذي يساعد في قيادة جهود Top500: “هناك شائعات بأن الصين لديها شيء ما”. “لا يوجد شيء رسمي.”

لطالما كانت أجهزة الكمبيوتر العملاقة نقطة مضيئة في المنافسة الدولية. صُممت الآلات بحجم الغرفة في البداية لتكسير الرموز وتصميم الأسلحة ، ولكنها تلعب الآن أيضًا أدوارًا رئيسية في تطوير اللقاحات واختبار تصميمات السيارات ونمذجة تغير المناخ.

سيطرت التكنولوجيا الأمريكية على هذا المجال لعقود من الزمن ، لكن الصين أصبحت قوة مهيمنة. تم تصنيف نظام يسمى Sunway TaihuLight بأنه الأسرع في العالم من 2016 إلى 2018. احتلت الصين 173 نظامًا في أحدث قائمة Top500 ، مقارنة بـ 126 آلة في الولايات المتحدة.

كانت اليابان منافسًا أصغر لكنها لا تزال قوية. احتل نظام يسمى Fugaku ، في Kobe ، المركز الأول في يونيو 2020 ، مما أدى إلى إزاحة نظام IBM في Oak Ridge.

يعيد Frontier هذا الموضع العلوي إلى المختبر. كان النظام ، الذي صممه Hewlett Packard Enterprise باستخدام نوعين من الرقائق من Advanced Micro Devices ، أسرع بمرتين من Fugaku في الاختبارات التي استخدمتها مؤسسة Top500.

قال توماس زكريا ، مدير أوك ريدج ، في إحاطة عبر الإنترنت من حدث صناعي في ألمانيا: “إنها لحظة فخر لأمتنا”. “هذا يذكرنا بأنه لا يزال بإمكاننا السعي وراء شيء أكبر منا.”

قال السيد زكريا إن بناء النظام ، الذي يتكون من 74 خزانة تزن كل منها 8000 رطل ، أصبح أكثر صعوبة بسبب الوباء ومشاكل الحصول على المكونات في أزمة سلسلة التوريد. لكنه توقع أن يكون لـ Frontier تأثير كبير بسرعة في دراسة تأثير Covid والمساعدة في الانتقال إلى مصادر طاقة أنظف ، على سبيل المثال.

اعتاد الباحثون الصينيون على المشاركة في عملية التصنيف. لكن الدولة تبنت مكانة أقل في الترويج لتقدم الحواسيب العملاقة حيث اتخذت الولايات المتحدة سلسلة من الخطوات لإبطاء التقدم التكنولوجي للصين – بما في ذلك عن طريق جعل من الصعب على بعض الشركات الصينية الحصول على الرقائق الأجنبية التي يمكن استخدامها لصنع أجهزة الكمبيوتر العملاقة .

لكن الصين أحرزت تقدمًا كبيرًا في تصميم المعالجات الدقيقة الخاصة بها ، وهو مفتاح التقدم في أجهزة الكمبيوتر العملاقة. أفاد ديفيد كاهانر ، وهو سلطة في المجال يرأس برنامج معلومات التكنولوجيا الآسيوية ، بتفاصيل العام الماضي عن جهازي كمبيوتر عملاقين من فئة الإكساسكيل قال إنه يستخدم تقنية الرقائق الصينية.

أحدهما هو خليفة لآلة صنواي السابقة ، المسماة OceanLight ، وفقًا لعرض تقديمي شاركه السيد كهانر في مؤتمر تقني. الجهاز الآخر ، Tianhe-3 ، ينجح في نظام يسمى Tianhe-1A والذي أصبح في عام 2010 أول آلة صينية تحتل المركز الأول في قائمة Top500.

ظهر المزيد من الأدلة على أن الصين كسرت حاجز الإكساسكيل في نوفمبر ، عندما فازت مجموعة من 14 باحثًا صينيًا بجائزة مرموقة من جمعية آلات الحوسبة ، جائزة جوردون بيل ، لمحاكاة دائرة الحوسبة الكمومية على نظام صنواي الجديد الذي يعمل بسرعات الإكساسكيل. . أفاد الباحثون في ورقة تقنية أن الوظيفة الحسابية ، التي قُدرت أنها تستغرق 10000 عام على أسرع كمبيوتر فائق سابق لشركة Oak Ridge ، استغرقت 304 ثوانٍ على النظام الصيني.

قال ستيف كونواي ، المحلل في Hyperion Research: “لقد تركوا نوعًا ما تسرب أن لديهم آلات تعمل بمستويات الإكساسكيل”. الكثير من التكهنات هي أنهم لا يريدون جذب المزيد من العقوبات الأمريكية.

قال السيد كونواي وخبراء آخرون إنهم يعتقدون أن الرقائق في الآلات الصينية الجديدة تم تصنيعها في تايوان ، وهذا ينطبق على الرقائق الرئيسية في فرونتير. وقال إن الصين لا تزال متخلفة كثيرا في القدرة المتقدمة لصنع الرقائق.

يمكن لآلة أوك ريدج ، إلى جانب مساعدة العلماء ، مساعدة الموردين على تعميم بعض المنتجات الجديدة. قال السيد زكريا إن شركة Hewlett Packard Enterprise ، التي اشترت في عام 2019 شركة Cray الرائدة في مجال الحواسيب الفائقة ، ساهمت في تقنية الشبكات المسماة SlingShot التي كان لها تأثير كبير على أداء Frontier.

ولم تساهم AMD في المعالجات الدقيقة فحسب ، بل ساهمت أيضًا في نوع من شرائح معالجة الرسومات التي تم بيعها بشكل أساسي لأجهزة الكمبيوتر العملاقة من قبل شركة منافسة ، Nvidia. تم اختيار نفس شريحتين من AMD لنظام إكساسكيل يسمى El Capitan والذي من المقرر أن يتم تثبيته في عام 2023 في مختبر لورانس ليفرمور الوطني في كاليفورنيا.

كان من المقرر أصلاً تسليم آلة إكساسكيل ثالثة في مختبر أرجون الوطني في إلينوي ، باستخدام ثلاثة أنواع من الرقائق من إنتل ، في عام 2021. لكن مشاكل التصنيع في إنتل أخرت هذا النظام ، وهو أمر متوقع الآن في وقت لاحق من هذا العام.