Система искусственного интеллекта разнесла в пух и прах суперкомпьютер на задаче масштабного моделирования

Posted by admin on 20 ноября, 2020

В свое время мы рассказывали нашим читателям о компании Cerebras Systems, которая прославилась созданием самого большого в мире процессора, предназначенного для мощных систем искусственного интеллекта. Основной задачей, для которой создавался мини-суперкомпьютер CS-1 на основе этого процессора, являлся процесс ускоренного обучения нейронных сетей, но недавно специалисты компании Cerebras решили испытать свое детище на поприще масштабных научных вычислений, там, где до этого безраздельно властвовали традиционные суперкомпьютеры. И это испытание дало ошеломляющий результат, при расчетах математической модели, включающей в себя более 500 миллионов переменных, компьютер CS-1 буквально разнес в пух и прах один из самых мощных суперкомпьютеров в мире, который занимает сейчас 69 строчку мирового рейтинга TOP-500.

Целью проведенного моделирования являлся поиск решений проблем, связанных с эффективностью работы тепловых электростанций, в частности электростанций, в топках котлов которых сгорает каменный уголь. Подобные задачи и ряд других задач из областей климатического прогнозирования, проектирования летательных аппаратов и т.п. решаются при помощи законов гидродинамики, предсказывающих поведение жидкостей или газов в пространстве и времени. При таком моделировании все пространство разбивается на множество маленьких кубических областей, для каждой из которых производится расчет гидродинамических уравнений, а затем, путем дополнительных расчетов, определяется взаимодействие между всеми областями моделируемого пространства.

В использованной для расчетов модели пространство было разбито на миллион кубических областей, каждая из которых описывалась набором из 500 переменных, что в общей сумме дало 500 миллионов переменных.

Эта модель была загружена в суперкомпьютер Cerebras CS-1, искусственная нейронная сеть которого прошла через этап соответствующего обучения. Напомним нашим читателям, что процессор компьютера CS-1 содержит на одном кремниевом кристалле 400 тысяч вычислительных ядер, 18 гигабайт памяти с пропускной способностью в 9 петабайт в секунду, и с пропускной способностью шины, объединяющей вычислительные ядра в 100 петабит в секунду.

Оппонентом компьютера Cerebras CS-1 являлся суперкомпьютер Joule, который, как упоминалось выше, занимает 69 строчку мирового рейтинга TOP-500 и находится на 24 месте по своей вычислительной мощности среди американских суперкомпьютеров. В состав системы Joule входит 84 тысячи вычислительных ядер и все это потребляет в сумме 450 киловатт мощности.

Для расчетов описанной выше математической модели суперкомпьютеру Joule потребовалось 2.1 миллисекунды времени. Искусственному интеллекту компьютера CS-1 на эту же задачу потребовалось в 200 раз меньше времени, порядка 6 микросекунд, в течение которых он потреблял всего 20 киловатт мощности. Интересен тот факт, что компьютеру CS-1 удалось произвести расчеты математической модели процесса горения быстрее, чем этот процесс происходит в реальности, что открывает перспективы использования таких компьютеров в системах управления сложными объектами в режиме реального времени.

Более того, продемонстрированная компьютером CS-1 скорость вычислений указывает на то, что сейчас в распоряжении людей нет ни одного суперкомпьютера на основе центральных или графических процессоров, который смог бы даже приблизиться к результату компьютера CS-1.

Представители компании Cerebras Systems сообщили, что их компьютер CS-1 уже не единожды был использован для решения задач, отличных от изначальной. Он использовался для расчетов фармацевтической компанией GlaxoSmithKline, экземпляры таких компьютеров решают специфические задачи в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и в Национальной лаборатории Аргонна. Так же у компании имеется ряд клиентов из военных, из области аналитики и тяжелой промышленности.

В настоящее время специалисты компании уже почти имеют на выходе готовый процессор Cerebras следующего поколения. Если первый процессор CS-1 был изготовлен при помощи 16-нм процесса компанией TSMC, то следующий вариант этого процессора будет изготавливаться при помощи 7-нм технологии, кроме этого объем памяти увеличится более чем вдвое — до 40 гигабайт, а количество вычислительных ядер будет увеличено до 850 тысяч.