NTNU får nasjonalt ansvar med ny superdatamaskin

Både NTNUs nåværende superdatamaskin Vilje og forgjengeren Njord er langt kraftigere enn dagens smarttelefoner, men man skal ikke gå mange år tilbake før det som var nesten ufattelig høy kapasitet nå tilsvarer det man kan få i en liten brikke i en smarttelefon.

Den har verken skjerm eller tastatur, men et eget rom på 200 kvadratmeter. Superdatamaskinen Vilje er inne i sitt siste år på NTNU etter å ha utført utallige regneoperasjoner og beregninger.

Nå er Vilje blitt fem år gammel, og må vike plass for ny teknologi. Til neste år skal en langt kraftigere maskin ta Viljes plass.

Superdatamaskinenes ytelse måles i antall flyttallsoperasjoner en maskin har kapasitet til å utføre per sekund. Vilje har en teoretisk toppytelse på 467 teraflops, mens Cray X-MP, NTNUs første superdatamaskin, som kostet 60 millioner kroner i 1986, hadde 0,5 gigaflops (Gflops).

Til sammenligning er Apples kraftigste prosessor på Ipad pro 345,6 Gflops, mens den i Iphone 6S er på 172,8 Gflops. Iphonen har mer enn 100 ganger høyere kapasitet enn superdatamaskinen Cray J90 som ble faset ut i 2003.

Ifølge Moores lov dobles antall transistorer på et areal hver 24. måned. Med så hyppig vekst blir nytt utstyr fort gammelt.

Fra lingvistikk til astrofysikk

Seksjonssjef Ola Ervik for Plattform i NTNUS IT-avdeling forteller at bruksområdene for en superdatamaskin og tungregning er svært mange. Selv om astrofysikk og beregninger av bølger og vind er det vanligste, brukes også tungregning til for eksempel å se på utvikling av språk. For tidsspennet 2012 til 2015 ble de norske tungregnemaskinene mest brukt til astrofysikk, klimasimulering, molekylærdynamikk, værvarsling og fluiddynamikk.

En tredjedel av tiden brukes nå av meteorologisk institutt for å beregne værprognoser, mens resten brukes til forskning. Teamet bak studentracerbilen Vilje har blant annet benyttet supermaskinen med samme navn til å beregne og simulere aerodynamikk.

Når forskerne skal bruke superdatamaskinen må de logge seg på fra en vanlig datamaskin, og mate inn data i egnet programvare. Les mer om fremgangsmåten her.

Nasjonalt samarbeid

Moderne forskning genererer store mengder data og krever stor regne- og lagringskapasitet. De fire største universitetene og norsk forskningsråd investerer årlig 75 millioner kroner i et felles prosjekt for e-infrastruktur. Uninett Sigma2 AS leder dette nasjonale prosjektet som investerer i utstyr for tungregning og lagring av store datasett. Mesteparten av landets tungregne- og lagringsressurser er fem år eller eldre, og utskifting er nå nødvendig. Forskningsrådet bevilget tidligere i år forskningsinfrastrukturmidler på 60 millioner kroner til prosjektet.

Det er Uninett Sigma2 AS som har nasjonalt ansvar for tungregning framover. De fire universitetene skal drive infrastrukturen i samarbeid. Universitetet i Tromsø og NTNU er valgt som vertsinstitusjoner for kommende anlegg. I Tromsø er de allerede i forhandlinger om innkjøp av sin nye supermaskin, mens maskinen ved NTNU skal anskaffes til neste år. Anbudet på maskinen til Tromsø har en kostnadsramme på 40 til 64 millioner kroner.

Varmer opp Gløshaugen

Gjenvinning av varme fra Vilje er én av grunnene til at NTNU ble valgt til vertsinstitusjon. Gjenvinningen av varmen superdatamaskinen produserer varmer opp store deler av bygningsmassen på campus Gløshaugen via fjernvarme. For full maskin bruker Vilje 650 kilowatt. Til sammenligning bruker verdens kraftigste superdatamaskin, Tianhe-2, ved National University of Defense Technology i Kina, 17 808 kilowatt, ifølge TOP500.

Kontrakten for innkjøp av Vilje ble tegnet i 2011, og den overtok for Njord i 2012. Da den ble startet opp gikk den rett inn på 44. plass på lista over verdens 500 største datamaskiner. Utviklingen har gått så raskt at Vilje nå er på 246. plass.

Fikk 20 ganger så høy kapasitet

Én av de store styrkene for Vilje er god og rask kommunikasjon mellom nodene, altså prosessorene i nettverket som utgjør superdatamaskinen. Vilje har 1404 datamaskiner som jobber sammen, og hver av dem igjen har to prosessorer og 16 kjerner, mens hele systemet er vannkjølt.

- Forbindelsen mellom nodene på vår maskin er mye raskere enn hos de andre maskinene i Norge, og den er derfor godt egnet til store jobber der man trenger mye kapasitet samtidig. Hvis man har mange serielle jobber, altså mindre jobber som kommer på rekke og rad, kan andre maskiner være bedre egnet, sier Ervik.

Noen jobber går raskt, mens andre kan vare i ukesvis.

- Hvor mye kraftigere blir den nye maskinen?

- Det kommer an på prisen på komponentene, dollarkursen og finansieringen. Det er i ferd med å komme en del nyheter innen akseleratorer og prosessorer nå som vi ønsker å få med oss når vi oppgraderer. Da vi oppgraderte fra Njord til Vilje fikk vi 20 ganger så høy kapasitet.

Den økte kapasiteten mener Ervik og kollegene fører til økt vitenskapelig publisering, for større og bedre maskiner kan gi større og bedre svar, og en supermaskin kan gi norsk forskning et konkurransefortrinn.