- BullSequana XH3000 modulær arkitektur med GH200 GPU Booster og Rhea1-klynge.
- Førende effektivitet: JEDI først i Green500 og 100 % vedvarende forsyning.
- Anvendelser med høj effekt: 1 km klima, IA grundlæggende, neurovidenskab og kvantevidenskab.
- EuroHPC-netværk, konkurrencedygtig adgang og en køreplan for skalering over 6 år.
Europa bruger nu sit første exaskala-system, og det har sit eget navn: JUPITER. Denne supercomputer, der er installeret på Jülich Supercomputing Center i Tyskland, placerer kontinentet øverst på rangstigen inden for højtydende databehandling med en maskine, der er i stand til at håndtere alt fra klimamodeller med kilometeropløsning til træning af banebrydende generative modeller. Europæisk teknologisk suverænitet og fremskynde videnskabelige opdagelser og kritiske industrielle anvendelser.
Vi taler om en gigant, der krydser exaflop-tærsklen: evnen til at udføre en kvintillion operationer i sekundet (1 x 10^18). Ud over overskriften er det vigtige, at JUPITER kombinerer rå kraft, energieffektivitet og en modulær arkitektur, der vil give systemet mulighed for at udvikle sig i løbet af sin levetid. 500 millioner euro, med tidlig adgang for det europæiske videnskabelige samfund og finjustering for almindelige brugere efter det indledende program.
Hvad er Jupiter, og hvorfor er det vigtigt
JUPITER, et akronym for Joint Undertaking Pioneer for Innovative and Transformative Exaskala Research, er Europas første exaskala-supercomputer og verdens fjerde På den seneste Top 500-liste ligger den kun bag de amerikanske giganter El Capitan, Frontier og Aurora. Dens mission er ikke et mål i sig selv: den leverer en fælles computerplatform i verdensklasse til forskning, industri og offentlig administration uden at være afhængig af eksterne ressourcer.
Systemet opfylder exaskala-standarden og er institutionelt understøttet af EuroHPC Joint Undertaking, der drives af Forschungszentrum Jülich. Det strategiske mål er dobbelt: Videnskabelig ekspertise og europæisk industriel uafhængighedI praksis betyder dette konkurrencemæssig adgang for projekter lige fra biomedicin til materialeteknik, herunder kunstig intelligens og kvantevalidering.
Den officielle indvielse fandt sted i starten af september i Jülich ved et arrangement med deltagelse af europæiske embedsmænd, tyske myndigheder og ledere fra teknologibranchen. Projektet blev præsenteret som en milepæl for kontinentet og som en vendepunkt i tilgængelig computerkapacitet fra Europa, med certificeret vedvarende elforsyning og et særligt fokus på effektivitet.
En anden nøgle: JUPITER starter ikke forfra, men er også integreret i EuroHPC-netværket af allerede operationelle supercomputere (MareNostrum, LEONARDO, LUMI, Discoverer, MeluXina, Vega, Karolina, Deucalion). Med hele dette økosystem på plads konsoliderer Europa sin globale position inden for HPC, supplerer kapaciteter og fordeler arbejdsbyrder i hele regionen.
Arkitektur, moduler og systemdesign
Designet er baseret på Evidens BullSequana XH3000 væskekøleplatform (Group AtosDenne base giver enestående densitet og effektivitet, med direkte varmt vand til at fjerne varme og reducere forbruget sammenlignet med luftløsninger, samt tillader udnyttelse af restvarme til klimaanlæg i bygninger inden for campus. Det er en af grundpillerne, der understøtter dens førende position i Green500-ranglisten gennem JEDI-modulet.
JUPITER er struktureret i to store, komplementære partitioner: et storstilet GPU-accelereret Booster-modul til meget paralleliserbare arbejdsbelastninger og et generel Cluster-modul understøttet af processorer med høj hukommelse. Booster-modulet anvender næste generations teknologi, mens klyngen er baseret på SiPearl Rhea1, den første europæiske processor specifikt rettet mod HPC, der har nået markedet.
Systemets omfang er imponerende: mere end 260 kilometer højkapacitetskabler, en modulær implementering svarende til omkring fire tennisbaner og en intern gennemstrømningshastighed på over 2.000 terabyte pr. sekund, et tal der ofte illustreres som omkring 11.800 komplette kopier af Wikipedia overføres hvert sekund. Desuden letter det modulære design med specialiserede beholdere udvidelse og vedligeholdelse.
Hvad angår accelereret databehandling, integrerer Boosterens hjerte rækkefølgen af 24.000 superchips NVIDIA GH200 Grace Hopper, en CPU-GPU-kombination med et enkelt modul, der øger kodeproduktiviteten og ydeevnen pr. watt. Det højtydende forbindelsesnetværk er baseret på Quantum-2 InfiniBand med titusindvis af links (omkring 51.000 forbindelser), hvilket giver lav latenstid og høj båndbredde mellem noder.
Det tilhørende teknologiske økosystem inkorporerer også elementer, der ofte citeres i NVIDIA-miljøer, såsom H100 Tensor Core GPU-familien og Spectrum-X-netværksstakken i komplementære sammenhænge. I det specifikke tilfælde med JUPITER er vægten lagt på GH200 og Quantum-2, AI-værktøjer og supplerende software at fremme datavidenskab, træning og implementering.
Ydeevne, effektivitet og nøgletal
Exaskala-bjælken er ikke bare et symbolsk tal. På Jupiter projekterer visse AI-arbejdsbelastninger med 8-bit præcision mere end 70 effektive exaflops, hvilket gør maskinen til en af de hurtigste på planeten til træning af store modeller. Desuden anslås det, at det endelige system vil tilbyde omkring tre gange så meget kraft som Europas mest kraftfulde supercomputer før dens ankomst.
Infrastrukturtallene er lige så veltalende: modulært anlæg med omkring 50 containere, kapacitet af opbevaring tæt på exabytenog et spidsforbrug på 17 MW (omtrent det samme som 11.000 husstande). Ved typisk drift er det anslåede gennemsnitlige forbrug omkring 11 MW, hvilket afhænger af køb af grøn energi inden for det tyske net for at reducere COXNUMX-aftrykket.
En enhed i systemet, JUPITER Exascale Development Instrument (JEDI), indtager førstepladsen på Green500-listen for energieffektivitet. Med hardware svarende til den endelige Booster, når JEDI størrelsesordenen 72.000 milliarder operationer pr. sekund pr. watt, hvilket langt overgår den tidligere leder i rangeringen. Denne effektivitet er et resultat af intensiv brug af GPU'er og optimering af videnskabelige applikationer for at udnytte dem.
Under Green500-målingerne registrerede JEDI-systemet omkring 4,5 petaflops vedligeholdt ved 66 kW, som i tunet tilstand faldt til omkring 52 kW forbrug. Disse tal understøtter den direkte væskekølingstilgang og brugen af banebrydende acceleratorer for at maksimere ydeevnen pr. watt.
Sammenlignet med en almindelig benchmark svarer JUPITERs samlede kapacitet til den for 10 millioner stationære computereDenne skala er det, der gør det muligt at træne grundlæggende modeller med milliarder af parametre, simulere kvantematerialer eller køre klimaforudsigelser med ekstremt høj tidsmæssig og rumlig opløsning.
Sammenkobling, software og administrationsstak
Kommunikationsrygraden er løst med InfiniBand Quantum-2, et netværk designet til at minimere flaskehalse med ultralav latenstid og høj båndbredde mellem titusindvis af slutpunkter. Denne struktur er nøglen til at skalere parallelle applikationer, fra finite element-metoder til gigantiske transformere.
På softwaresiden er JUPITER afhængig af Linux tilpasset og i NVIDIA AI Enterprise Suite at fremme udvikling og produktion af AI- og HPC-arbejdsbyrder. Dette reducerer friktionen for teams med baggrund i anvendt forskning, der hurtigt skal gå fra prototype til storstilet eksperiment.
Driften af hele systemet er afhængig af JUPITERs egen administrationsstak, som kombinerer ParaStation Module (ParTec), SMC xScale (Eviden) og komponenter udviklet af Jülich Supercomputing Center (JSC). Denne integration muliggør orkestrering af noder, arbejdskøer, lagring og netværk med høj tilgængelighed og observerbarhed.
Den dynamiske modulære systemarkitektur (dMSA), udviklet i fællesskab af ParTec og JSC, muliggør fleksible kombinationer af partitioner og ressourcer til forskellige belastningsmønstre. elasticitet Det er især værdifuldt inden for AI, hvor hukommelses-, netværks- og beregningskrav varierer meget mellem forbehandling, træning og evaluering.
Anvendelser: fra AI til klima, biomedicin og kvante
JUPITER er designet til de mest krævende simuleringer og de største AI-applikationer. Inden for maskinlæring vil den være i stand til at håndtere træning af flersprogede grundlæggende modeller med europæiske data, som forfølges af TrustLLM-konsortiet, der fremmer autonomi inden for nøgleteknologier.
Inden for klima og meteorologi arbejder ECMWF med simuleringer med en opløsning på 1 kilometer, der er i stand til at repræsentere ekstreme fænomener. Dette bidrager til programmet. Destination Jorden, som har til formål at skabe digitale tvillinger af planeten for at evaluere scenarier og offentlige politikker som reaktion på klimaændringer.
Biomedicin er også en af de store modtagere. Med værktøjer som Arbor-simulatoren vil forskere kunne modellere neuroner på subcellulært niveau, med potentiel indflydelse på studiet af neurodegenerative sygdomme såsom Alzheimers. Derudover vil digitale tvillinger af hjertet og andre organer åbne op for langt sikrere og hurtigere muligheder for virtuel testning.
Inden for kvanteberegning vil JUPITER fungere som et testmiljø til at validere algoritmer og skalere simuleringer over 50 qubits, en relevant grænse for at tilnærme opførslen af komplekse kvantesystemer, mens mere modne fysiske enheder ankommer.
Anvendelseseksempler strækker sig til astrofysik (forskning i kosmisk reionisering udført af Max Planck Instituttet), partikelfysik (Universitetet i Wuppertal sigter mod at forfine myonberegninger med højere opløsning) og materiale- og energividenskab, hvor beregningsmæssige opdagelser kan accelerere fremskridt inden for batterier, solceller eller katalyse.
Jedi-programmet og tidlig adgang
JEDI-udviklingssystemet er det egentlige laboratorium, hvor teams er begyndt at optimere deres kode inden fuld implementering. Det består af en enkelt BullSequana XH3000-ramme med 24 computernoder og fire Quantum-2 InfiniBand-switche, senere udvidet med yderligere 24 noder. Dette miljø replikerer Booster-hardwaren og bruges til at finjustere kerner, kommunikation og hukommelsesforbrug.
Inden for JUPITER Research and Early Access Program (JUREAP) ledsages udvalgte grupper af JSC-eksperter, som hjælper dem med at få mest muligt ud af arkitekturen. guidet adgang Det er det perfekte mellemtrin, så koderne, når de er i produktion, kan skaleres uden overraskelser til titusindvis af GPU'er og El tiempo fra maskine til videnskab med den hurtigste hastighed.
Parallelt hermed er der blevet iværksat periodiske adgangsopkald, som vil blive afholdt to gange om året. Der er allerede ca. 30 projekter i gang i denne indledende fase, og systemets forventede levetid er mindst seks år, med plads til modulære opgraderinger i takt med at hardwaren udvikler sig.
Takket være integrationen i EuroHPC er adgangen åben for Europæiske universiteter, offentlige centre og virksomhederDette demokratiserer brugen af en infrastruktur, der på grund af omkostninger og kompleksitet kun er tilgængelig for store virksomheder uden en fælles struktur som den, der ledes af EU.
Energieffektivitet og bæredygtighed
JEDI-modulet opnåede ikke kun den bedste ydeevne pr. watt i Green500; det demonstrerede også, at den direkte varmtvandsvej er vigtigt for at reducere forbrugetDenne tilgang minimerer energiforbruget til køling og muliggør varmegenvinding til termisk anvendelse, hvilket er særligt værdifuldt på forskningscampusser.
EU og operatørerne understreger, at JUPITERs elforsyning er dækket af vedvarende energi, der købes fra nettet, hvilket styrker dens overensstemmelse med klimamålene. Digitaliseringen øger forbruget i datacentre (i Tyskland tegner den sig allerede for omkring 4 % af elforbruget), beregningseffektivitet Det er et strategisk kriterium, ikke blot et teknisk eller økonomisk.
Styring, industri og teknologisk suverænitet
Konsortiet, der er ansvarlig for systemet, består af Eviden (Atos Group) og ParTec, under kontrakt med EuroHPC, hostet af Forschungszentrum Jülich. Den europæiske CPU-del drives af SiPearl, hvis Rhea1 er integreret i klyngemodulet til generelle og brede hukommelsesbelastninger.
Repræsentanter for de involverede virksomheder har fremhævet forskellige vinkler af projektet: fra stoltheden over at levere den første europæiske exaskala på BullSequana XH3000 og støtte til økonomisk og industriel suverænitet, til rollen af dynamisk modulært design (dMSA) som en accelerator for sofistikerede AI-algoritmer, udover valideringen af Rhea1-mikroprocessoren som en effektiv motor til HPC fremstillet i Europa.
På NVIDIA-siden lægges der vægt på samarbejde med EuroHPC og det videnskabelige økosystem for at give forskere Avancerede AI- og HPC-ressourcer, med direkte indflydelse på områder som klima, meteorologi, materialevidenskab, lægemiddelforskning, industriel ingeniørvidenskab og kvanteteknologier. En alliance, der i praksis åbner nye veje for forskning på globalt plan.
Global sammenligning og rangering
Barren blev sat af Frontier (USA) i 2022 ved officielt at krydse exaskalaen i HPL med 1,102 exaflops, efterfulgt af Aurora og El Capitan, der dannede den nordamerikanske trefork. Kina opretholder uigennemsigtighed omkring sine projekter, med begrænset offentlig information. På det område har Europa gjort et skridt med JUPITER, som kommer ind i Top 500 som den mest kraftfulde europæiske maskine og nummer fire i verden.
Europas differentielle værdi er ikke kun råkraft: JEDIs førende position inden for effektivitet (Green500), brugen af vedvarende energi og dets åbne holdning over for det videnskabelige samfund. understøtte en bæredygtig og samarbejdsorienteret strategiDet er kombinationen af ydeevne, effektivitet og tilgængelighed, der gør JUPITER til et unikt aktiv for regionen.
Operationelle risici, sikkerhed og god praksis
Med systemer af denne skala, cybersikkerhed og datastyring er afgørende. Det er afgørende at beskytte følsomme oplysninger, der anvendes i forskning, og forhindre lækager eller misbrug, overvåge sårbarheder i softwareøkosystemetSelvom der ikke er specifikke CVE'er tilskrevet JUPITER, er sporingsrådgivning relateret til NVIDIA-værktøjer og HPC-afhængigheder en del af den daglige drift.
En anden udfordring er energibæredygtighed og ansvarlig forvaltning af AI: at reducere CO2-aftrykket, minimere bias i modeller og fremme datadiversitet. Sammen med effektiviteten pr. watt vil disse faktorer definere den reelle indvirkning af supercomputere på videnskab og samfund.
Europa har længe søgt en løsning til at lukke hullet til USA inden for supercomputere. Med JUPITER nu operationel har kontinentet et førsteklasses værktøj til at træne AI, simulere Jorden i en hidtil uset skala, studere hjernen og ambitiøst teste kvantealgoritmer. En teknologisk forpligtelse, der styrker europæisk talent og autonomi, klar til skalering med en modulær arkitektur og et modent softwareøkosystem.
Passioneret forfatter om bytes-verdenen og teknologien generelt. Jeg elsker at dele min viden gennem skrivning, og det er det, jeg vil gøre i denne blog, vise dig alle de mest interessante ting om gadgets, software, hardware, teknologiske trends og mere. Mit mål er at hjælpe dig med at navigere i den digitale verden på en enkel og underholdende måde.