Digitalk&A1 Awards: Българският суперкомпютър Discoverer ще подпомага науката и бизнеса

Digitalk&A1 Awards: Българският суперкомпютър Discoverer ще подпомага науката и бизнеса

Инсталацията в "София Тех Парк" е на 91-во място в световната класация TOP 500

Александър Главчев
2488 прочитания

ВИЗИТКА НА ИТ ПРОЕКТА

Име на проекта: DISCOVERER PETASCALE SUPERCOMPUTER

Възложител: Консорциум "Петаскейл суперкомпютър - България" с водещ партньор "София Тех Парк" АД

Изпълнител: "Атос България"

Дата на стартиране/дата на приключване: 2.07.2020/21.10.2021

Бюджет на проекта: 11 500 000 евро

Проектът е кандидат в конкурса Digitalk&A1 Awards

През октомври официално бе отворено кандидатстването за изчислителния ресурс на българския суперкомпютър Discoverer (или "Откривател"). Разположената на територията на "София Тех Парк" инсталация през лятото надхвърли планираната производителната мощ от 4,44 петафлопа (или 4,44 млн. млрд. пресмятания в секунда), като постигна средно над 4,5 петафлопа и пикова производителност над 6 петафлопа. По този показател тя се нарежда на 91-во място в световната класация на най-мощните високопроизводителни системи TOP 500.

Капацитетът на Discoverer ще бъде допълнен от още 4 петаскейл суперкомпютъра, част от мрежата EuroHPC JU, които ще бъдат позиционирани в Люксембург, Словения, Чехия, Португалия, както и от 3 преекзаскейл суперкомпютъра от следващо поколение във Финландия, Италия и Испания. Главната цел на европейската мрежа на суперкомпютрите е да бъде насърчена научната дейност с приложение в индустрията и да бъдат създадени благоприятни условия за развитието на още по-добра и конкурентна европейска икономика.

Основният фокус на проекта е подпомагане на иновациите и стимулиране на връзките между академичните среди и фундаменталните научни изследвания с приложните бизнес задачи и проблеми. Очаква се Discoverer да стимулира научни и приложни изследвания, базирани на използването на технологии за високопроизводително компютърно моделиране, оптимизация и симулация.

Реализиране на проекта

Проектирането, изграждането и пускането в експлоатация на първия български петаскейл суперкомпютър може да се раздели на осем фази:

  • Първата фаза на проекта включва проектиране и изграждане на Център да данни.
  • Втора фаза - проектиране и изграждане на мегават и половина захранване от три независими трасета и монтиране на два броя UPS със общ капацитет 1.3 мВт/час.
  • Трета фаза - проектиране и изграждане на водно охлаждане и прецизна климатизация, както и спестяване на електроенергия чрез free cooling технология.
  • Четвърта фаза - доставка и монтаж на оборудване, необходимо за изграждане на суперкомпютърната система DISCOVERER.
  • Пета фаза - инсталиране на всички операционни системи и конфигуриране на двете мрежи InfiniBand 200 Gbps и management 1-10 GBps.
  • Шеста фаза - постигане на резултат за влизане в първите 100 в списъка на ТОП 500 на най-бързи суперкомпютри по света. Това е официалният сертифициращ орган, удостоверяващ, че разполагаме със суперкомпютър.
  • Седма фаза - инсталиране на софтуерите необходими за работа както на учените, така и на частния сектор (ALYA,GROMACS, Quantum Espresso, NAMD и др.).
  • Осма фаза - инсталиране и конфигуриране на секюрити инфраструктурата и започване на реална оперативна дейност.

Описание на хардуера

Discoverer се състои от 12 компютърни шкафа (rack) BullSequana XH2000 с директно течно охлаждане с до 32 блейда (blade). Discoverer разполага с 376 блейда от тип BullSequana X H2410. Блейдовете са два типа - 358 от тях стандартни с 2 x AMD EPYC процесора на нод = 2256 AMD EPYC процесора (2,6 GHz нормална честота) и 256 GB RAM памет и 18 fat нода с 1128 GB RAM памет.

Discoverer разполага общо с 2256 CPU x 64 ядра/CPU = 144 384 ядра. Общият размер на RAM паметта достига над 300 TB. Бърз дисков масив базиран на DDN (>20GBps r/w IO) с общ капацитет от 2 PB. Връзката между нодовете се осъществява посредством Infiny Band 200Gbps HDR, конфигурирана в топология infiniband dragonfly +.

Discoverer разполага и с два компютърни шкафа с въздушно охлаждане, където са разположени два мениджмънт, два логин нода и спомагателна (управляваща) инфраструктура.

Софтуерно осигуряване

Системният софтуер е базиран на Linux RedHat 8.5 различни видове контейнери docker, podman, singularity. Изградена е и DEVOPS среда включваща GITlab, Jenkins и др.

Софтуерните пакети, компилирани на Discoverer, са повече от четиридесет на брой от различни научни и приложни области. Ето описание на най-използваните пакети:

Молекулна динамика, молекулярна механика и молекулярни взаимодействия

  • GROMACS е двигател за извършване на симулации на молекулярна динамика и минимизиране на енергията. Това са две от многото техники, които принадлежат към областта на изчислителната химия и молекулярното моделиране. Молекулното моделиране показва общия процес на описване на сложни химични системи от гледна точка на реалистичен атомен модел, с цел да се разберат и предскажат макроскопични свойства въз основа на подробни познания в атомен мащаб.
  • NAMD е паралелен, обектно ориентиран код за молекулярна динамика, предназначен за високопроизводителна симулация на големи биомолекулни системи. Подготовката и анализът на симулацията е интегриран в пакета за визуализация VMD. NAMD е пионер в използването на хибридно пространствено и силово разлагане, техника, използвана от повечето мащабируеми програми за биомолекулни симулации, включително Blue Matter.

Квантова химия

  • Quantum Espresso е интегриран пакет от компютърни кодове за електронни структурни изчисления и моделиране на материали в наномащаб. Тя се основава на теорията за функционалната плътност, плоските вълни и псевдопотенциите. Функциите на основния план на вълната DFT на QE се осигуряват от компонента PWscf (самосъобразно поле на равнинна вълна).

Понастоящем Quantum Espresso може да извършва следните видове изчисления:

  • енергия в основно състояние и едноелектронни (Kohn-Sham) орбитали
  • атомни сили, напрежения и структурна оптимизация
  • молекулярна динамика на повърхността на Борн-Опенхаймер в основно състояние, също с променлива клетка
  • избутана еластична лента (NEB) и динамика на метода на струна на Фурие (SMD) за енергийни бариери и пътеки на реакция
  • макроскопска поляризация и крайни електрически полета чрез съвременната теория на поляризация (Berry Phase).
  • CP2K е софтуерен пакет за квантова химия и физика на твърдо тяло, който може да извършва атомистични симулации на твърдо състояние, течност, молекулярна, периодична, материална, кристална и биологични системи. CP2K е набор от модули, събиращи различни методи за молекулярно симулиране на различни нива на точност, от ab-initio DFT до класически хамилтониани, преминаващи през полуемпирично NDDO приближение. Използва се рутинно за прогнозиране на енергии, молекулярни структури, вибрационни честоти на молекулярни системи, реакционни механизми и е идеално подходящ за извършване на изследвания на молекулярната динамика.

Изчислителна флуидна динамика

  • OpenFOAM (Open source Field Operation And Manipulation") е набор от инструменти на C++ за разработване на персонализирани числени решаващи средства и помощни програми за пред-/постобработка за решаване на проблеми с механика на континуума, включително изчислителна динамика на флуидите (CFD). Той има голяма потребителска база в повечето области на инженерството и науката както от търговски, така и от академични организации. OpenFOAM има широка гама от функции за решаване на всичко - от сложни флуидни потоци, включващи химични реакции, турбуленция и пренос на топлина до динамика на твърдите тела и електромагнетика.

Цели и бюджет

Целта на проекта e проектиране, изграждане и пускане в експлоатация първият български петаскейл суперкомпютър, както и да се събере екип от висококвалифицирани специалисти, които да могат да го поддържат, да обслужват и да стимулират връзките между бизнеса и научните среди. Създаването на Discoverer е финансирано чрез съвместна инвестиция от около 11,5 млн. евро от СП EuroHPC и Република България. Суперкомпютърът ще предоставя HPC услуги на широк кръг потребители в България, Балканския регион и Европа.

Проектът е насочен както към академичните и публични клиенти, така и към бизнеса, като за пръв път могат да се включат малки и средни предприятия. Discoverer ще подкрепи разработването на приложения в науката, публичния сектор и индустрията в области като здравеопазване, екология, селско стопанство или разработка на нови материали, например за подпомагане на откриването на нови лекарства или полимер, както и за извършване на симулации на климата с висока разделителна способност, така и симулации на сеизмична активност и оценка на екологичните ефекти от замърсявания на околната среда.

Желаещите да използват капацитета на машината внасят свои проектни предложения, които се разглеждат от специално сформиран Постоянен експертен съвет от специалисти в областта на високопроизводителните изчисления, както и от съответните научни общности. Проектите ще бъдат разглеждани за съответствие с възможностите на машината и наличните ресурси и ще бъдат одобрявани и класирани съгласно приоритетите и сроковете за изпълнение.

Изграждане на комплекса

Зад реализирането Dicoverer стоят над 15 години експертиза, опит и визия на български специалисти и организации. Проектът е изпълнен от консорциум "Петаскейл суперкомпютър - България" с водещ партньор "София Тех Парк". Той е завършен от проектиране и първа копка на центъра за данни до реална оперативна дейност в рамките на една година. Всъщност България се оказва единствената държава от изброените по-горе, която трябва да изгради суперкомпютърен център, започвайки на практика от нулата.

Като най-голямо предизвикателство от "София Тех Парк" посочват именно времевата рамка, както и логистичните проблеми, свързани с ковид пандемията. Въвеждането в експлоатация е било ограничено във времето, тъй като за участие в класацията TOP 500 са налице едва две дати годишно. Все пак специалистите от "София Тех Парк" и Atos - фирмата, доставила техниката, успяват за първата дата - 28 юни 2021 г.

Discoverer се състои от 1128 възела със 144 386 ядра и над 300 TB RAM. Общото тегло на оборудването надвишава 30 тона. Суперкомпютърът е базиран на платформата на Atos BullSequana XH2000.

Планове и перспективи

По време на официалното въвеждане е експлоатация на Discoverer през октомври Петър Статев, председател на надзорния съвет на "София Тех Парк", обяви, че през 2022 г. предстои оборудване на суперкомпютъра с видеопроцесори, което ще повиши ефективността му в задачи, свързани с изкуствен интелект. По думите на Статев обратната връзка, получена от индустрията, показва, че са налице много заявки, свързани с умни градове и "зеления" преход на транспорта, което налага извършването на тази стъпка.

"С EuroHPC Discoverer България може да насърчи научните изследвания и да бъде по-добре интегрирана в паневропейските иновационни екосистеми", уверена е еврокомисарят с ресор "Иновации, изследвания, култура, образование и младеж" Мария Габриел. "Това ще стимулира много интензивни изследвания на данни в области като медицина, индустрия или сигурност. Този нов суперкомпютър ще помогне на европейските потребители да стимулират научни изследвания и иновации, независимо къде се намират в Европа."

Българският петаскейл суперкомпютър Discoverer представлява стратегическа, национална компютърна инфраструктура, имаща за цел да стимулира научните и приложни разработки в областта на високопроизводителните изчисления. Discoverer е също и част от европейското семейство суперкомпютри и техните екипи. Като такъв той ще бъде значим инструмент за дигиталната трансформация на българската индустрия и общество, като в същото време ще изпълнява съвместни изследвания и технологично развитие с европейски и регионални партньори.

ВИЗИТКА НА ИТ ПРОЕКТА

Име на проекта: DISCOVERER PETASCALE SUPERCOMPUTER

Възложител: Консорциум "Петаскейл суперкомпютър - България" с водещ партньор "София Тех Парк" АД

Изпълнител: "Атос България"

Дата на стартиране/дата на приключване: 2.07.2020/21.10.2021

Бюджет на проекта: 11 500 000 евро

Проектът е кандидат в конкурса Digitalk&A1 Awards

През октомври официално бе отворено кандидатстването за изчислителния ресурс на българския суперкомпютър Discoverer (или "Откривател"). Разположената на територията на "София Тех Парк" инсталация през лятото надхвърли планираната производителната мощ от 4,44 петафлопа (или 4,44 млн. млрд. пресмятания в секунда), като постигна средно над 4,5 петафлопа и пикова производителност над 6 петафлопа. По този показател тя се нарежда на 91-во място в световната класация на най-мощните високопроизводителни системи TOP 500.

С използването на сайта вие приемате, че използваме „бисквитки" за подобряване на преживяването, персонализиране на съдържанието и рекламите, и анализиране на трафика. Вижте нашата политика за бисквитките и декларацията за поверителност. ОК