Kiina suunnittelee eksaluokan Lingsheng-koneen

Kiina on jälleen nostanut rimaa supertietokonekilpailussa. Shenzhenissä toimiva National Supercomputing Center on julkistanut Lingsheng-nimisen hankkeen, jonka tavoitteeksi on asetettu jopa kahden eksaFLOPSin suorituskyky. Tavoite on kova jo itsessään, mutta vielä kiinnostavammaksi kokonaisuuden tekee väite siitä, että järjestelmä toimisi ilman GPU-kiihdyttimiä ja ilman ulkomaisia komponentteja.

Jos suunnitelma toteutuu, Lingsheng asettuisi supertietokoneiden kärkeen hyvin poikkeavalla tavalla. Käytännössä alan nopeimmat järjestelmät nojaavat nykyään vahvasti grafiikkaprosessoreihin ja muihin rinnakkaislaskennan kiihdyttimiin. Lingshengin ympärille rakennettava kokonaisuus näyttää sen sijaan nojaavan perinteisempään prosessorikeskeiseen arkkitehtuuriin, mikä tekee hankkeesta poikkeuksellisen. Bittiblogin uutisissa tällaiset kehityskulut kiinnostavat aina, sillä ne kertovat samalla siitä, mihin suuntaan koko laskentateollisuus on liikkumassa.

Mitä Lingshengistä tiedetään?

Lähdetietojen mukaan Lingshengin pilottivaiheessa käytetään sata Huawei Kunpeng -palvelinta. Niissä on yhteensä 12 800 Arm-pohjaista Taishan-ydintä. Tämä antaa viitteitä siitä, että hanke on ainakin alkuvaiheessa rakennettu kotimaisten tai ainakin Kiinan omassa ekosysteemissä vahvasti nojaavien ratkaisujen varaan.

Lopullisen version luvut ovat huomattavasti kunnianhimoisemmat. Suunnitelmissa on jopa 101 120 x86-ydintä, miljoonan portin verkkojärjestelmä, 36 kabinetin infrastruktuuri sekä 428 massamedian solmua, joiden yhteiskapasiteetiksi ilmoitetaan 650 petatavua jaettuna 67 kabinetin kesken. Pelkät numerot kertovat, että kyse ei ole pienestä tutkimusprojektista vaan valtavasta laskentainfrastruktuurista, jonka on tarkoitus palvella hyvin vaativia työkuormia.

Eksaluokan suorituskyky on muutenkin harvinaista seuraa. EksaFLOPS tarkoittaa laskentatehoa, joka yltää miljardeja miljardeja laskutoimituksia sekunnissa. Tällaisella tasolla pienetkin arkkitehtuuriset ratkaisut ja ohjelmiston optimointi alkavat näkyä lopputuloksessa hyvin voimakkaasti. Siksi se, ettei järjestelmässä kerrota käytettävän GPU-kiihdyttimiä, on teknisesti todella kiinnostava yksityiskohta.

GPU:iden puute herättää kysymyksiä

Nykyisissä supertietokoneissa GPU:t ovat pitkälti valtavirtaa. Ne soveltuvat erinomaisesti rinnakkaiseen laskentaan, joka on monien tekoäly-, tieteellisen laskennan ja simulointitehtävien ytimessä. Siksi Lingshengin suunniteltu rakenne erottuu joukosta. Jos tavoitteena on todella kahden eksaFLOPSin taso ilman GPU-kiihdyttimiä, se kertoo joko erittäin vahvasta prosessoripuolen suunnittelusta tai siitä, että ilmoitettu tavoite on osin strateginen viesti.

Myös väite täysin kotikutoisesta, eli kokonaan kotimaisiin komponentteihin nojaavasta ratkaisusta, näyttää ainakin lähdetietojen perusteella hieman mutkikkaalta. Pilottivaiheen Huawei Kunpeng -palvelimet perustuvat Arm-arkkitehtuuriin, joka ei sellaisenaan tee järjestelmästä täysin omavaraisen kuuloista. Lopullisen version x86-ydinmäärä puolestaan nostaa esiin lisäkysymyksiä, sillä Kiinan x86-prosessorikanta on historiallisesti rakentunut yhteistyöhön länsimaisten lisenssinhaltijoiden kanssa.

Toisin sanoen Lingshengin tekninen idea on yksi asia, mutta geopoliittinen ja teollinen todellisuus toinen. Kyse ei välttämättä ole siitä, että kaikki osat olisivat täysin Kiinassa suunniteltuja alusta loppuun, vaan siitä, että maa pyrkii minimoimaan riippuvuutensa ulkomaisesta teknologiasta mahdollisimman pitkälle. Tämä on samaa laajempaa kehitystä, jota on nähty myös puolijohde- ja tekoälykilpailussa.

Miksi hanke on merkittävä?

Supertietokoneet ovat paljon muutakin kuin pelkkää raakaa suorituskykyä. Ne ovat kansallisen teknologiaomavaraisuuden symboleita, tutkimusympäristöjä ja usein myös strategisia työkaluja. Lingshengin kaltainen projekti kertoo siitä, että Kiina ei halua nojata pelkästään ulkomaisiin GPU-ratkaisuihin tai länsimaisiin toimitusketjuihin. Sen sijaan tavoitteena näyttää olevan laskentakapasiteetin rakentaminen omien ekosysteemien varaan.

Jos tavoite saavutetaan, vaikutus voi ulottua tieteellisestä mallinnuksesta tekoälyyn, materiaalitutkimukseen, ilmastolaskentaan ja teollisiin simulaatioihin. Samalla hanke voi toimia myös näyttönä siitä, että suuri laskentateho ei välttämättä edellytä yhtä ainoaa arkkitehtuuria. Se voi olla signaali siitä, että Kiinassa testataan uusia tapoja rakentaa massiivista laskentaa hieman eri lähtökohdista kuin länsimaisissa huippukeskuksissa.

On kuitenkin hyvä huomioida, että suunnitelma ei vielä tarkoita valmista järjestelmää. Supertietokonehankkeissa erotetaan usein hyvin tarkasti pilotointi, hankesuunnitelma ja lopullinen käyttöönotto. Juuri siksi Lingshengiä kannattaa seurata varovaisen kiinnostuneesti, ei valmiina mullistuksena. Vasta toteutunut järjestelmä kertoo, kuinka lähellä ilmoitetut luvut pääsevät todellista suorituskykyä.

Kiina rakentaa teknologista viestiä

Lingshengin ympärillä näkyy myös tutumpi viesti Kiinan teknologiasta: omavaraisuutta, mittakaavaa ja halua kilpailla kovimmalla mahdollisella tasolla. Kun maa julkistaa supertietokoneen, jonka luvataan selviävän ilman GPU-kiihdyttimiä ja ulkomaisia komponentteja, kyse on samalla viestistä sekä kotimaan yleisölle että kansainvälisille kilpailijoille. Näin rakennetaan kuvaa teknologiasta, jota voidaan kehittää omilla ehdoilla.

On myös mahdollista, että projektin todellinen arvo ei ole vain yhdessä järjestelmässä, vaan siinä osaamisessa, jota sen rakentaminen synnyttää. Prosessorien, verkon, tallennuksen ja ohjelmiston yhteensovittaminen tämän mittakaavan hankkeessa pakottaa kehittämään koko pinon lähes jokaisella tasolla. Tämä osaaminen voi myöhemmin valua muihin datakeskuksiin, tekoälyalustoihin ja tutkimusratkaisuihin.

Kun supertietokoneita tarkastelee uutisena, kiinnostavaa ei ole vain se, kuka on nopein, vaan myös se, millä tavalla nopeus on rakennettu. Lingshengin kohdalla juuri tämä “miten” on poikkeuksellisen kiinnostava. Jos hanke etenee suunnitellusti, siitä voi tulla yksi tämän vuoden merkittävimmistä laskentainfrastruktuuriin liittyvistä uutisista. Jos taas luvut jäävät lähinnä visioksi, ne kertovat silti paljon Kiinan teknologiapolitiikan kunnianhimosta.

Yhteenveto

Lingsheng on vielä ennen kaikkea suunnitelma, mutta sellainen suunnitelma, joka kertoo paljon. Kahden eksaFLOPSin tavoite, GPU-kiihdyttimien puuttuminen ja kotimaisuuden korostaminen muodostavat yhdistelmän, joka erottuu supertietokoneiden kentässä selvästi. Vaikka kaikki yksityiskohdat herättävät aiheellisia kysymyksiä, hanke osoittaa, että Kiina aikoo edelleen painaa kovaa vauhtia eteenpäin omassa teknologisessa kehityksessään.

Kiinan Lingsheng-supertietokoneen tavoite on jopa 2 eksaFLOPSia.
Suunnitelman mukaan järjestelmä ei käyttäisi GPU-kiihdyttimiä.
Pilottivaiheessa on tarkoitus käyttää 100 Huawei Kunpeng -palvelinta.
Lopulliseen versioon on hahmoteltu yli 101 000 x86-ydintä ja 650 petatavua tallennustilaa.

Lisää aiheeseen liittyvää teknologia- ja uutisseurantaa löydät myös Bittiblogista.