RautaSupertietokoneetLaskentatehon linnakkeetKomealta kalskahtava supertietokone tuo mieleen elokuvissa vilahtelevat vuoren kokoisetnumeronmurskaimet. Nykyisin supertietokoneen voi kuitenkin rakentaa vaikka itse.Teksti: Olli-Pekka Lehto Kuvat: Heikki Sonninen, Kristian Niininen, Erkki Makkonen, Jyrki Hokkanen, JaniTiihonen, Atte Rusanen, Johnny Korkman, Jari Kiviaura, CSC, Wikimedia CommonsSupertietokoneen määritelmä onerittäin epämääräinen. Tyypillisestisupertietokoneeksi kutsutaanjärjestelmää, joka tietyllä ajan hetkelläedustaa aikansa kansainvälistä huippusuorituskykyä.Jos siis koneesi pääsee viidensadan parhaan listalle (http://www.top500.org), voit hyvällä omallatunnollakutsua sitä supertietokoneeksi.Edellä mainittu Top 500 -sivu on tunnetuinsupertietokoneiden suorituskyvynmittari. Se perustuu niin sanottuun HighPerformance Linpack (HPL) -testiin, jossaratkaistaan yhtälöryhmä AX = B. Parassuorituskyky saavutetaan yleensäniin suurella yhtälöryhmällä kuin koneenmuistiin järkevästi mahtuu. Kun maailmansuurimpia supertietokoneita testataan,yhtälöryhmissä on yli kymmenenmiljoonaa tuntematonta muuttujaa.Viiden sadan parhaan listalla on myöspoliittista merkitystä, ja toisinaan voikinolla havaittavissa suurvaltojen keskinäistänokittelua siitä, kellä on tehokkaimmankoneen valtikka.HPL-testiä on jo pitkään kritisoitu siitä,että se ei anna kovin tarkkaa kuvaayksittäisen koneen todellisesta suorituskyvystäoikeilla sovelluksilla. Tämä pitääerityisesti paikkansa koneissa, joita eiole suunniteltu perinteiseen liukulukulaskentaan.Esimerkiksi data-analyysilleonkin kehitetty oma Graph 500 -listansa,joka pohjautuu epäsäännölliseen graafialgoritmiin.On olemassa myös Green500 -lista, joka vertailee Top 500 -koneidensuorituskykyä suhteessa energiankulutukseen.Pitkällä aikavälillä erilaiset suorituskykyäja keskinäistä paremmuuttamittaavat listat antavat mielenkiintoistatilastotietoa supertietokoneiden suorituskyvynkehityksestä.Mihin supertietokoneita tarvitaan?Supertietokoneista puhuminen voi kuulostaavanhanaikaiselta, mutta niiden sovellusalueetovat nykyään laajempia kuinkoskaan. On totta, että jotkut helpostipilkottavat laskentatehtävät voidaan jakaauseiden tavallisten työpöytäkoneidensuoritettavaksi. Ajatusta on hyödynnettyesimerkiksi SETI@Home-projektissa.On kuitenkin runsaasti ongelmia, joitaei voida hajauttaa tehokkaasti. Hajautetussalaskennassa on haittana joskusse, että koneiden väliset pitkät etäisyydetaiheuttavat liian suuren viiveen tai tekevätsuurten tietomäärien siirtämisestähidasta. On siis edelleen tarvetta isoille,raskaaseen laskentaan tarkoitetuille koneille,jotka sijaitsevat fyysisesti samassapaikassa.Perinteisesti supertietokoneita onhyödynnetty kemiassa ja fysiikassa erilaisiinsimulaatioihin. Nykyään suosiotaanovat kasvattaneet varsinkin fuusioreaktoreidensimulointi ja erilaisten nanomateriaalienkuten grafeenin tutkimus.Cernin hiukkaskiihdyttimien tuottamavaltava datamäärä hajautetaan ruudukkorakenteenavulla laskentakeskuksiineri puolille Eurooppaa. Muun muassaHelsingissä sijaitseva Fysiikan tutkimuslaitososallistuu tähän laskentatyöhön.Ihmisten arjessa supertietokoneet näkyvätyleensä parhaiten sääennusteissa.Ennusteiden laatimisessa tarvitaan huomattavanpaljon laskentakapasiteettia, japarantunut suorituskyky näkyy etenkinpitkän aikavälin ennusteissa. Erilaistenäärisääilmiöiden kuten hurrikaanien ennustaminenon myös kehittynyt viimevuosina huomattavasti. Erittäin pitkänaikavälin ilmastoennusteet puolestaanovat keskeinen työkalu ilmastonmuutoksentutkimisessa ja ilmastopolitiikassa.Myös tuotteiden suunnittelussa jatestauksessa ollaan siirtymässä yhäenemmän virtuaalimalleihin. Esimerkik-38 2014.1
Cray C94 vuodelta 1995, CSC:llä 1995–1999.si lentokoneiden suunnittelu on jo hyvinpitkälle tietokoneistettua. Tavoitteena onluoda lentokoneesta täydellinen virtuaalimalli,jossa kaikki rakenteet ja järjestelmäton simuloitu tarkkaan ja jota voimyös lentää.Lääketieteessä supertietokoneillavoidaan simuloida lääkkeiden vaikutuksiaja pyrkiä poistamaan niiden haittoja.Ihmisen perimän määrittämiseen tähdännytHuman Genome Sequence (HGS)-projekti toi laskennallisen bioinformatiikanensi kertaa valokeilaan. Teknologianhuimaa kehitystä kuvastaa se, että tätäkirjoitettaessa ihmisen perimän sekven-Cray T3E vuodelta 1995, CSC:llä 1997–. Cray XT4 vuodelta 2006, CSC:n Louhi 2006–.sointi on noin 2,7 miljoonaa kertaa halvempaakuin HGS-projektissa: tuolloinprojekti maksoi 2,7 miljardia dollaria,on sveitsiläinen Blue Brain, jonka tavoitteenaon luoda mahdollisimman täydellinenmalli ihmisaivoista.mutta nyt sen hinnaksi tulisi vaivaiset tuhatMaailman suurimmilla valtiollisillataalaa.tiedustelupalveluilla uskotaan olevanMyös lääkeaineiden suunnittelu on laajat supertietokoneresurssit, muttasiirtynyt enemmän laskentaan ja simulaatioon.Se vähentää ihmis- ja eläinkokeidentarvetta ja mahdollistaa esimerkiksinopean reagoinnin uusiin epidemioihin.yksityiskohdista tiedetään kuitenkin hyvinvähän. Hiljattain ilmenneet tietovuodotkaaneivät ole juuri valaisseet asiaa.Kuvaavaa kuitenkin on, että YhdysvaltainSupertietokoneiden kehityksen myötä kansallisen turvallisuusviraston (NSA)voi olla mahdollista myös suunnitellalääkeaineita yksilöllisesti: potilaat voivatsaada itselleen räätälöidyt lääkkeet. Eräsalan kunnianhimoisimmista hankkeistasuurin konesali Utahissa tarvitsee 65 megawattiasähköä, kun taas Top 500 -listankärkipaikkaa pitävä supertietokonehaukkaa ”vain” vajaat 18 megawattia.Ruotsin viestitiedustelulaitos (FRA) puolestaanylsi vuonna 2007 viidennelle sijalleTop 500 -listalla, ja se on edelleenkinPohjoismaiden korkein sijoitus.Suomessa supertietokoneet ovat pääasiassaakateemisen tutkimuksen käytössä.Kansalliset superkoneresurssit onkeskitetty Tieteen tietotekniikan keskukseen(CSC), joka tarjoaa kapasiteettia ensisijaisestiyliopistojen ja korkeakoulujentutkimusryhmille.Cray X-MP EA/464 vuodelta 1982, CSC:llä vuodesta 1989. Poistunut käytöstä.Monoliiteista klustereihinSupertietokoneiden historia on lähesyhtä pitkä kuin tietokoneiden historia.Varhaisesta historiasta on kirjoitetturunsaasti muistelmia ja artikkeleita, jamenneisiin legendoihin kuuluvat muunmuassa sellaiset koneet kuin SeymourCray, CDC, Thinking Machines ja Esko(Suomen ensimmäinen tietokone). Sen sijaanalan lähihistoriasta ja nykytilasta onkirjoitettu vähemmän, joten keskitymmetässä artikkelissa juuri siihen. Hyppäämmesuoraan 90-luvulle.Vuonna 1994 Nasan tutkijat Thomas39
Change language