Dlouho už dominují počítačům a serverům procesory x86 (Intel, AMD) a oblasti GPU opět dvě americké firmy (AMD, Nvidia). Je tomu tak i v superpočítačích, ale tato oblast má určitá specifika. Například Čína se v sektoru HPC pokouší o samostatnost třeba s vlastními procesory ShenWei v systému Sunway TaihuLight, také v Japonsku jsou vyvíjeny vlastní superpočítače. Toto odvětví je pokládáno za strategické a zdá se, že nyní by si podobnou soběstačnost (a s tím související technologické knowhow a zázemí) mohly vybudovat také státy sdružené v Evropské Unii. Letos v březnu Evropská komise spustila program European Processor Initiative (EPI), jehož cílem je také v Evropě vyvinout špičkové výpočetní řešení, které by nám dávalo pojistku soběstačnosti. Konkrétně je cílem vyvinout CPU a výpočetní akcelerátory, které by hrály roli, kterou obvykle zaujímají GPU. Zatím tedy nejde o další komponenty jako DRAM (která se bohužel v Evropě už také nevyrábí) nebo propojovací logiku.
ARM procesory
Pro první část programu, tedy CPU, byla zvolena instrukční sada ARM. Ta je ostatně v Evropě doma, byť firma teď patří japonskému kapitálu a Británie vystupující z EU se zdá se neúčastní. Pro ARM byly před časem odhaleny vektorová rozšíření SVE určená právě do superpočítačů, které by bylo logické využít. V tomto kontextu jinak dávají hned větší smysl pokusy s ARM superpočítačích menšího formátu, které se nyní objevují (v Anglii bylo nainstalováno několik strojů na bázi čipů Cavium ThunderX2). Tyto stroje, byť mají poměrně omezený vektorový/FPU výkon, mohou posloužit jako pilotní zkušební hardware pro vývoj infrastruktury a softwaru právě pro budoucí následníky vzešlé z programu EPI.
RISC-V pro HPC a AI
Druhá akcelerátorová větev potěší příznivce open source a alternativ. Zatímco u CPU asi byla důležitá jistota, zde si EPI dovolilo méně konzervativní sázku, tyto čipy mají být založené na instrukční sadě RISC-V. Ta je poměrně jednoduchá a ani hodně výkonná čistá CPU nejsou dnes pro HPC obvykle volena. Nicméně zde je asi cílem použít RISC-V jako řídící jádra pro hybridní vícejádro (něco ve stylu IBM Cellu) nebo jako základ jader a výpočetní výkon doplnit specializovanými na míru navrženými jednotkami, které by operovaly se širokými vektory a patrně také masivním paralelismem.
Roadmapa procesorů ARM a RISC-V (akcelerátory) v programu EPI (Zdroj: TOP500)Na programu EPI už pod hlavičkou organizace EuroHPC (ČR je členem od ledna) spolupracuje nebo ho spolusponzoruje řada firem a výzkumných institucí (má jich být 23, například STMicroelectronis, BSC, CEA, Atos, Jülich Supercomputing Centre). Jak se přesně různé společnosti budou účastnit a kde bude běžet výroba, zatím moc jasné není, víme jen to, že vývoj RISC-V akcelerátorů má vést firma BSC a Atos bude vést integraci systému/čipů (formulace v zprávě nebyla bohužel moc jasné) pro ARM procesor. Jméno ATOS vám asi moc neříká, ale jde o docela velkou IT korporaci. Patří pod ní také americký Bull, jenž je výrobcem superpočítačů.
Výsledky programu by neměly přijít dřív než za pár let, s první vlnou technologie vzešlé z EPI se údajně počítá do superpočítačů, které budou nasazeny okolo let 2020–2021. Program počítá ovšem i s následnou evolucí, druhá generace EPI čipů by pak mohla pohánět superpočítače s „exascale“ výkonem mezi lety 2023 a 2024. Prozatím má projekt rozpočet 486 milionů eur, což pochopitelně bude v budoucnu doplňováno dalšími financemi.
Spíše pragmatismus než izolacionismus
Ambice vyvinout vlastní hardware, který by použitelností a zejména výkonem dokázal konkurovat špičkovým komerčním řešením firem s dlouholetou tradicí, z ní na pohled trochu bláhově a riskantně. Nicméně v atmosféře nápadů současné americké administrativy zpochybňujících dosud samozřejmý mezinárodní obchod a spolupráci asi dává rozum mít podobné řešení v záloze. Kromě toho se jako jeden ze záměrů zmiňuje také to, aby díky lokálním IT zdrojům data obyvatel EU nebyla tak často zpracovávána (a potenciálně neoprávněně analyzována) mimo Evropu, což se při závislosti na zahraničních řešeních/cloudech a tak podobně může dít. Superpočítače a související technologie jsou ale také obecně strategické pro vědu, vojenský výzkum, průmysl, medicínu i finanční sektor.
Se superpočítači souvisí i hardware pro autonomní auta a umělou inteligenci
Tato iniciativa by ovšem mohla přinést rozvoj výkonných procesorů i pro další oblasti a polovodičového průmyslu tohoto typu vůbec, což je něco, co v Evropském průmyslu dost chybí, takže by iniciativa mohla být ještě dost užitečná i mimo svůj primární cíl.
V záměru je totiž v druhém sledu vyvinout řešení nejen pro superpočítače, ale také pro automobily. Automaticky řízená vozidla budou zřejmě velmi důležitým sektorem a Evropa má automobilového průmyslu příslovečné mraky, takže vyrábět pro něj „mozky“ lokálně by bylo ekonomicky velmi výhodné (a odbourala by se tím opět některá rizika). Spojení superpočítačů a aut nebude asi náhodné. U současných a nadcházejících superpočítačů už se totiž nepočítá jen s vědeckými výpočty s vysokou přesností, ale i s AI úlohami. Architektura akcelerátorů pro ně by se tím pádem měla dát sekundárně uplatnit i v jiných AI aplikacích.
Pro auta by tak asi měl být relevantní onen druhý projekt založený na instrukční sadě RISC-V. Na jejich architektuře by pak mohly vzniknout čipy dodávající výpočetní kapacitu AI automobilům, ale i dalšími takovým aplikacím. Samozřejmě až čas ukáže, jak úspěšný tento projekt bude a zda tyto čipy budou konkurenceschopné. ASICy pro umělou inteligenci jsou v současnosti vyvíjené na mnoha místech a zdá se, že by jejich trh i samotný tento obor mohl být poměrně významnou oblastí výpočetní techniky, takže pokusit se ustavit v tomto novém paradigmatu svou vlastní technologii je prozíravé. Uvidíme, zda může podobný projekt být tak úspěšný, jako třeba „euroletadla“ Airbus, které jsou také výsledkem široké mezinárodní spolupráce.
