Κυριακή, 2 Αυγούστου 2015

Πρώιμοι υπερυπολογιστές: Μια σύντομη ανασκόπηση

Ο υπολογιστής Ζ1. Σε πρώτο πλάνο φαίνεται η μανιβέλα για τη χειροκίνητη οδήγηση της συχνότητας του ρολογιού.

"Οι υπολογιστές στο μέλλον μπορεί να ζυγίζουν όχι περισσότερο από 1,5 τόνους" - Popular Mechanics, 1949 (περιοδικό τεχνολογίας. Δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά στις 11 Ιανουαρίου του 1902)



Στην κλασική ιστορία του Ισαάκ Ασίμωφ "Η τελευταία ερώτηση", ένας υπερυπολογιστής ρωτάει ξανά και ξανά πώς θα τα καταφέρει με τον ενδεχόμενο θερμικό θάνατο του σύμπαντος. Μετά από μια σειρά από αναβαθμίσεις, έχει επιτέλους την απάντηση, αλλά δυστυχώς, δεν υπάρχει κανείς να τον ακούσει, γιατί το σύμπαν δεν υπάρχει πια. Έτσι, απλά φωνάζει δυνατά την απάντησή του: "Γενηθήτω φως".

Μια σύντομη ανασκόπηση, αφορμής δοθείσης του πρώτου υπερυπολογιστή στην Ελλάδα:

"Ο κορυφαίος σήμερα υπερυπολογιστής στον κόσμο είναι ο κινeζικός Τιανχέ-2 με ταχύτητα 33.863 Teraflop/s (ή 33,8 Petaflop/s). Στην Ευρώπη ο ισχυρότερος υπερυπολογιστής -στην έκτη θέση παγκοσμίως- είναι ο Piz Daint στο Λουγκάνο της Ελβετίας, με ταχύτητα 6,27 Pflop/s.

Ο ελληνικός υπερυπολογιστής είναι ένας ΙΒΜ, με ταχύτητα 180 Teraflop/s δηλαδή τρισεκατομμύρια πράξεις κινητής υποδιαστολής ανά δευτερόλεπτο, ο οποίος βρίσκεται στη 366η θέση παγκοσμίως (1 Petaflop/s=1.000 Teraflop/s). Θα ενσωματωθεί στο ευρωπαϊκό "οικοσύστημα" υπερ-υπολογιστών PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe), φιλοδοξώντας μελλοντικά, μετά από αναβάθμιση, να συμπεριληφθεί στους 300 ισχυρότερους υπολογιστές του κόσμου.

Το συνολικό κόστος του (χωρίς ΦΠΑ) ήταν 2,6 εκατ. ευρώ και σε αυτό περιλαμβάνονται το σύστημα κλιματισμού, το σύστημα παρακολούθησης, το κόστος εγκατάστασης και οι εκπαιδεύσεις του προσωπικού. Η προμήθεια και εγκατάσταση του συστήματος, μετά από διεθνή διαγωνισμό που έγινε πριν περίπου ενάμιση χρόνο, υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του έργου «PRACE-GR», το οποίο συγχρηματοδοτήθηκε από ευρωπαϊκά κονδύλια.

Το ελληνικό σύστημα διαθέτει 426 υπολογιστικούς κόμβους, προσφέρει συνολικά πάνω από 8.500 επεξεργαστικούς πυρήνες (CPU cores) διασυνδεμένους σε δίκτυο FDR Infiniband, μια τεχνολογία διασύνδεσης που προσφέρει πολύ χαμηλή καθυστέρηση (low latency) και υψηλό εύρος ζώνης (high bandwidth). Επίσης διαθέτει σύγχρονα εργαλεία λογισμικού για την ανάπτυξη διαφόρων εφαρμογών όπως μεταγλωττιστές, επιστημονικές βιβλιοθήκες και σουίτες επιστημονικών εφαρμογών." - πηγή

Πρώτοι υπερυπολογιστές

Ο πρώτος "υπολογιστής" αποτελεί σήμερα θέμα συζήτησης: μερικοί λένε ότι είναι ο άβακας, άλλοι λένε ότι είναι ο μηχανισμός των Αντικυθήρων, ενώ άλλοι πάνε στα 1800 με τις διαφορές μηχανές του Τσαρλς Μπάμπατζ. Όποια και αν είναι η προέλευσή τους, όμως, με την έλευση της ψηφιακής επανάστασης, οι υπολογιστές έχουν γίνει πραγματικά σούπερ.

Από τους πρώτους υπερυπολογιστές είναι η σειρά μηχανών του Γερμανού μηχανικού και πρωτοπόρου των υπολογιστών Κόνραντ Τσούζε (Konrad Zuse). Δημιουργήθηκαν στις δεκαετίες του 1930 και του '40. Ήταν από τους πρώτους υπολογιστές που μπορούσαν να προγραμματιστούν και να εκτελέσουν πολλαπλές λειτουργίες.

Ο Z1 στο σαλόνι των γονιών του Τσούζε το 1936

Υπόψη, ο Τσούζε ήταν και ζωγράφος -με το ψευδώνυμο Kuno See- και είχε κάνει μεγάλες εκθέσεις


Λίγο μετά, οι Βρετανοί χρειάστηκαν έναν υπολογιστή κατά τη διάρκεια του πολέμου, που εύστοχα ονομάστηκε Κολοσσός και τον οποίο έσπασαν σε κομμάτια όταν ολοκληρώθηκε το έργο του στο όνομα του "απορρήτου".

Ο Harvard Mark-I σε χρήση το 1944, ένας υπολογιστής σε μέγεθος ενός δωματίου:




Όχι ότι οι ΗΠΑ δεν είχαν το δικό τους πρόγραμμα: είχαν τη δική τους σειρά από ολοένα και πιο εξελιγμένες και ισχυρές μηχανές. Πρώτα υπήρξε ο Model K, μετά ο ABC, που τον ακολούθησε ο Automatic Sequence Controlled Calculator και τέλος ήρθε ο ENIAC.


Ο ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer, Ηλεκτρονικός αριθμητικός ολοκληρωτής και υπολογιστής -φωτογραφία πάνω) θεωρήθηκε ένα έργο τέχνης, ένας πραγματικός ηλεκτρονικός εγκέφαλος ικανός για εκπληκτικά κατορθώματα. Ο ENIAC ήταν ο πρώτος καθαρά ηλεκτρονικός επαναπρογραμματιζόμενος υπολογιστής που μπορούσε να προσομοιώσει μια Καθολική Μηχανή Τούρινγκ. Τώρα πλέον μπορούμε να κάνουμε τα ίδια πράγματα που έκανε ο ENIAC με έναν φτηνό υπολογιστή. Αλλά το 1943, ο ENIAC ήταν η κορυφή.

Μετά τον ENIAC ήρθε ο EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer -φωτογραφία κάτω), μια αλλαγή πολύ περισσότερο από λίγα γράμματα. Δημιουργήθηκε από τον John von Neumann, αυτή η σειρά των υπολογιστών ήταν ένα μνημειώδες άλμα προς τα εμπρός στην υπολογιστική ικανότητα, την ευελιξία και την ταχύτητα.


Σε μια σημείωση, ήδη από το 1945 (πάνω-κάτω), οι υπολογιστές μας έδωσαν τον όρο "bug" (στην γλώσσα των υπολογιστών σημαίνει σφάλμα, αλλά κυριολεκτικά σημαίνει έντομο, σκόρος) για ένα πρόβλημα στο μηχάνημα. Επινοήθηκε από την Αμερικανίδα καθηγήτρια Μαθηματικών και αξιωματικό του Αμερικανικού Ναυτικού Γκρέις Μάρεϊ Χόπερ (Grace Murray Brewster Hopper. Ήταν από τις πρώτες γυναίκες που ανταποκρίθηκαν στην πρόκληση των -τότε πρωτοεμφανιζόμενων- υπολογιστών και κατά τη διάρκεια σχεδόν ολόκληρης της ζωής της υπήρξε ηγέτης στον τομέα της ανάπτυξης λογισμικού, από τις "πρωτόγονες" τεχνικές προγραμματισμού στη χρήση και ιδιαίτερα στην ανάπτυξη προηγμένων μεταγλωττιστών), επειδή -κυριολεκτικά- ένα έντομο μπήκε στο κύκλωμα.


Μεγαλύτερες και πιο έξυπνες μηχανές



Η δεκαετία του '60 και η εποχή του τρανζίστορ, μας έδωσε μεγαλύτερες και πιο έξυπνες μηχανές. Με ηγέτες μεγάλες εταιρίες όπως η IBM, αυτές οι μηχανές έγιναν μεγαθήρια με φωτάκια που αναβόσβηναν και στροβιλιζόμενους κυλίνδρους ταινιών, μπορούσαν να χειριστούν το χάος της πρόγνωσης του καιρού, καθώς και τα φορολογικά μητρώα με μεγάλη ευκολία.


Οι σκακιστές μένουν χωρίς αντικείμενο μετά από 6 παρτίδες


Οι υπερυπολογιστές ανέλαβαν δράση από μόνοι τους, όταν αμφισβήτησαν, ή καλύτερα οι "διαχειριστές" τους επέτρεψαν να αμφισβητήσουν τον άνθρωπο στο δικό του παιχνίδι: το σκάκι.

Η πρώτη πρόκληση ανθρώπου εναντίον μηχανής είναι επίσης θέμα προς συζήτηση καθώς πολλοί πρώιμοι προγραμματιστές προσπάθησαν να κερδίσουν τα δημιουργήματά τους (κάποιοι διοργάνωσαν παρτίδες μεταξύ υπολογιστών). Ωστόσο, τα τρανζίστορ έγιναν γρήγορα πιο ανώτερα από τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Το 1981 ο Cray Blitz πήρε τον τίτλο από τον Joseph Sentef και ξανά το 1988 ο Deep Thought κατάφερε να μοιραστεί τη δόξα με τον Tony Miles -αν και κάποιοι υποψιάζονται ότι ο υπολογιστής αισθάνθηκε μια μικροσκοπική λύπηση για τον Miles και του επέτρεψε να μπουν μαζί στον κύκλο του νικητή. Αυτή η υποψία είναι πιθανώς εσφαλμένη, καθώς ο Γκάρι Κασπάροφ, ο οποίος δεν αισθάνθηκε καμία συμπάθεια, νίκησε το μηχάνημα σε δύο παιχνίδια. Αλλά το 1997, ο Deep Blue εκδικήθηκε τον "αδελφό" του και νίκησε τον Κασπάροφ σε έξι παιχνίδια!


MareNostrum - ένας τέλειος συνδυασμός ομορφιάς και εγκεφάλων




Ρίξτε μια ματιά στον Marenostrum, έναν συνδυασμός ομορφιάς και εγκεφάλων. Η μηχανή-τέρας που βρίσκεται σε ένα ανακαινισμένο παρεκκλήσι στη Βαρκελώνη, είναι μόλις ο 8ος πιο ισχυρός υπερυπολογιστής, αλλά σίγουρα τραβάει τα βλέμματα: μια σειρά από μερικούς μονόλιθους μέσα σε ένα γυάλινο δωμάτιο κλιματικά ελεγχόμενο, μια αντιπαράθεση μεταξύ του μυαλού του 21ου αιώνα και της αρχιτεκτονικής της εκκλησίας. Έχει χρησιμοποιηθεί για τα πάντα, από κλιματικά μοντέλο μέχρι την αποκρυπτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος.

Δείτε εδώ τους 500 ισχυρότερους υπερυπολογιστές (που είναι γνωστοί...) στον κόσμο.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου