Superkomputery zmieniają świat po cichu. Ich moc trafia już do twojego domu
Jeżeli superkomputery kojarzą ci się wyłącznie z hermetycznymi laboratoriami, w których naukowcy w białych kitlach liczą trajektorie cząstek elementarnych - czas to zweryfikować.
Te gigantyczne maszyny nie tylko zmieniają naukę, medycynę i przemysł. Ich wpływ coraz wyraźniej przenika do urządzeń, które trzymasz w dłoni każdego dnia. To, jak działa twój Xbox, jak będą podejmować decyzje autonomiczne samochody, a nawet jak lekarze dobierają terapię ratującą życie - wszystko to było kiedyś testowane, optymalizowane lub wręcz projektowane na superkomputerach. I właśnie o takich maszynach opowiemy w tym tekście.
Niedawno rozmawiałem o tym z przedstawicielami AMD i HPE - dwóch firm, które wspólnie budują najszybsze systemy obliczeniowe w historii. To rozmowa, która zmienia perspektywę: nagle okazuje się, że HPC (High Performance Computing) nie jest odległą ciekawostką, lecz fundamentem współczesnej elektroniki użytkowej.
Tytani mocy: El Capitan i Frontier
Zacznijmy od skali. Wyobraź sobie, że moc obliczeniowa twojego laptopa - cała, łącznie z GPU - odpowiada temu, co pojedynczy procesor superkomputera El Capitan wykonuje w kilkanaście sekund.
El Capitan, obecnie najszybszy superkomputer świata, osiąga 1,742 eksaflopa. Frontier, jego poprzednik i dziś numer dwa na liście TOP500, oferuje 1,353 eksaflopa. Oba systemy powstały dzięki współpracy AMD i HPE, a ich sercem są procesory i akceleratory AMD Instinct.
Adam Tomczak, menedżer ds. rozwoju w regionie Europy Środkowo-Wschodniej w AMD, w rozmowie ze mną określił je mianem Formuły 1 obliczeń - i trudno o lepszą metaforę. To maszyny, które nie tylko wyznaczają granice technologii, ale wręcz pokazują, dokąd zmierza cała branża elektroniki.
Karolina Solecka, Compute Sales Director, Hewlett Packard Enterprise Polska, dodaje w rozmowie ze Spider's Web, że ich przewaga nie wynika z pojedynczego komponentu, lecz z pełnej integracji: serwery HPE ProLiant, sieci HPE Networking, superkomputerowe dziedzictwo Cray, chmura GreenLake, oprogramowanie, usługi, finansowanie i elastyczne modele konsumpcji. To kompletna platforma, a nie kupka części.
El Capitan powstał na architekturze HPE Cray EX i zawiera ponad 43 tys. akceleratorów AMD Instinct MI300A. Każdy z nich to mały potwór obliczeniowy: CPU i GPU w jednym pakiecie, współdzielące 128 GB pamięci HBM3. I to właśnie pamięć jest tu kluczem.
Pamięć, przepustowość i wąskie gardła
Każdy, kto choć trochę interesuje się architekturą komputerową wie, że to nie moc obliczeniowa jest dziś największym problemem. To przepustowość pamięci.
Nowoczesne procesory potrafią wykonywać miliardy operacji na sekundę, ale często… nie mają na czym pracować. Dane nie nadążają z RAM-u, a CPU stoi w miejscu, czekając na kolejne porcje informacji. To klasyczne wąskie gardło.
Dlatego AMD postawiło na akceleratory z pamięcią HBM - ekstremalnie szybką, umieszczoną tuż obok rdzeni obliczeniowych. Przedstawiciel AMD tłumaczy mi w rozmowie:
Akceleratory AMD Instinct MI350 oferują do 288 GB pamięci HBM3E o przepustowości 8 TB/s, co znacząco redukuje potrzebę dzielenia modeli i zwiększa efektywność.
8 terabajtów na sekundę to przepustowość, która eliminuje problem, z którym zwykłe serwery i PC zmagają się od dekad. Dzięki temu pojedynczy MI350 może trenować modele AI o rozmiarze około 520 mld parametrów - czyli w skali współczesnych modeli językowych pokroju GPT-4 czy Claude.
HPE dodaje do tego własną przewagę: inteligentne topologie sieciowe, które minimalizują liczbę hopów między GPU w obrębie szafy rack. To kluczowe, bo nawet najszybszy akcelerator nie pomoże, jeśli komunikacja między nimi będzie wolna.
W skrócie: szybkie GPU to jedno, ale szybki system to zupełnie inna liga.
Efektywność energetyczna: zagrożenie czy szansa?
Superkomputery mają opinię potworów energetycznych - i nie bez powodu. Summit, poprzednik Frontiera, pobierał 13 MW mocy, czyli tyle, ile potrzeba do zasilenia miasta wielkości Kołobrzegu.
Ale branża HPC przeszła w ostatnich latach rewolucję.
AMD deklaruje, że do 2030 r. chce poprawić efektywność energetyczną systemów AI 20-krotnie względem 2024 r. Brzmi nierealnie? Być może - ale firma już dziś chwali się 38-krotną poprawą efektywności energetycznej pojedynczego serwera względem 2020 r. To oznacza 97 proc. redukcji zużycia energii przy tej samej wydajności.
HPE idzie inną drogą: stawia na bezpośrednie chłodzenie cieczą (DLC), odzysk ciepła i projektowanie systemów pod kątem FLOPS na wat, a nie absolutnej mocy.
Efekt?
El Capitan zajmuje 23. miejsce na liście Green500, osiągając 60,94 GFLOPS/W. To wynik, który jeszcze kilka lat temu byłby nie do pomyślenia.
Superkomputery przestają być żarłoczne. Stają się inteligentne.
Od laboratoriów do konsol: jak technologie HPC trafiają do konsumentów
To, co dzieje się w superkomputerach, nie zostaje w superkomputerach. Adam Tomczak z AMD mówi o tym wprost: architektura rdzeni wykorzystywana w superkomputerach jest dostępna zarówno w procesorach AMD EPYC, jak i konsumenckich Ryzen AI. To zasługa architektury Zen i skalowalności chipletów. To oznacza, że technologie, które dziś napędzają El Capitan, za kilka lat trafią do laptopów, konsol i PC.
Chiplety? Już są w Ryzenach. Zaawansowane zarządzanie energią? Trafia do Windowsa i gier. Chłodzenie cieczą? W segmencie entuzjastycznym to już standard. Superkomputery są poligonem doświadczalnym dla całej branży elektroniki użytkowej.
Polska i Europa w wyścigu o supermoce
I tu robi się naprawdę ciekawie. Bo wbrew pozorom Polska nie stoi z boku.
AMD i HPE wspominają o Heliosie - polskim superkomputerze opartym na procesorach AMD EPYC, określanym jako najmocniejszy system dla naukowców w kraju.
Europa również przyspiesza. Włochy mają HPC6, najszybszy superkomputer na kontynencie. Finlandia - LUMI, jeden z czterech europejskich systemów przedekskalowych. Niemcy budują Herdera, maszynę eksaskalową, która stanie w jednym szeregu z El Capitanem i Frontierem.
Przedstawicielka HPE podkreśla: Europa przechodzi transformację w kierunku suwerenności cyfrowej, a to oznacza rosnący popyt na lokalne, bezpieczne centra HPC i AI.
Polska ma tu realną szansę. Medycyna, energetyka, przemysł, obronność - wszystkie te sektory potrzebują mocy obliczeniowej, która nie może opuszczać kraju ze względu na regulacje. To otwiera drzwi do inwestycji, których jeszcze dekadę temu nikt by się u nas nie spodziewał.
Sztuczna inteligencja zmienia krajobraz superkomputerów
Ostatnie lata przyniosły tektoniczne przesunięcie w świecie HPC. Jeszcze niedawno superkomputery projektowano głównie z myślą o symulacjach naukowych: dynamice płynów, modelowaniu klimatu, fizyce jądrowej. Dziś to już tylko część ich zadań. Prawdziwym motorem napędowym stała się sztuczna inteligencja, która wymaga mocy obliczeniowej na niespotykaną wcześniej skalę.
Wspomniana przez naszych rozmówców umowa OpenAI z AMD na dostawy GPU to tylko jeden z sygnałów, jak gwałtownie rośnie zapotrzebowanie na akceleratory. Modele rosną wykładniczo, a wraz z nimi rośnie presja na budowę coraz potężniejszych systemów.
AMD i HPE tłumaczą to bardzo jasno:
Współczesne topowe superkomputery, jak Frontier - pierwsza maszyna, która przekroczyła 1 eksaflopa - to niezwykle efektywne systemy AI. Oprogramowanie tworzone dla Frontiera będzie można wykorzystać przy budowie znacznie potężniejszego Discovery.
Discovery to kolejny krok w ewolucji HPC: superkomputer projektowany od początku jako narzędzie do badań nad AI. To symbol zmiany- od maszyn naukowych do maszyn, które są przede wszystkim fabrykami inteligencji.
Oprogramowanie: niewidzialny fundament rewolucji
Sprzęt to tylko połowa układanki. Drugą połową jest software - i to on decyduje, czy superkomputer będzie działał jak symfonia, czy jak orkiestra bez dyrygenta.
AMD rozwija ROCm 7, otwarte środowisko programistyczne, które pozwala pisać kod działający od laptopów po największe klastry HPC. To ruch strategiczny: zamiast zamykać ekosystem, AMD stawia na otwartość i interoperacyjność.
Jak podkreśla firma: Ekosystem zdominowany przez jednego dostawcę jest mało konkurencyjny, a otwarte środowisko zapewnia elastyczność i swobodę wyboru.
W praktyce oznacza to, że deweloperzy mogą tworzyć modele AI bez obaw, że zostaną uwięzieni w jednym stosie technologicznym. A to z kolei przyciąga kolejnych twórców i instytucje badawcze.
Rzeczywiste zastosowania: bliżej, niż myślisz
Wszystkie te eksaflopy, terabajty na sekundę i topologie sieciowe mogą brzmieć abstrakcyjnie. Ale ich wpływ jest bardzo konkretny.
Karolina Solecka z HPE podaje przykłady: W nauce przyspieszają odkrycia, skracając czas symulacji z miesięcy do godzin. W medycynie pozwalają analizować genomy na niespotykaną wcześniej skalę. W przemyśle umożliwiają rozwój cyfrowych bliźniaków procesów i linii produkcyjnych.
AMD dodaje jeszcze bardziej namacalny przykład: Superkomputery mogą ogrzewać miasto Kajaani w Finlandii (LUMI) czy baseny ryb hodowlanych na norweskim fiordzie (Olivia).
Tak, superkomputer ogrzewający miasto to nie żart. Odzysk ciepła z serwerowni staje się jednym z najciekawszych trendów w HPC.
Helios i następcy: przyszłość zamknięta w jednej szafie
Kolejna dekada przyniesie zmianę nie tylko w mocy obliczeniowej, ale w samej filozofii projektowania systemów.
AMD pracuje nad Heliosem - referencyjną infrastrukturą, która będzie kompletną szafą wyposażoną w CPU, GPU i DPU nowej generacji. To podejście systemowe: zamiast składać superkomputer z klocków, projektuje się go jako spójną całość.
HPE idzie jeszcze dalej: Wchodzimy w etap, w którym kluczowy jest nie tylko chip czy serwer, ale projekt całego kampusu obliczeniowego.
Superkomputery przyszłości będą więc nie tylko maszynami, ale ekosystemami energetyczno-obliczeniowymi, w których każdy element - od chłodzenia po sieć - jest zoptymalizowany pod kątem AI.
AMD przedstawia scenariusz wręcz futurystyczny: Do 2030 roku chcemy osiągnąć 20-krotną poprawę efektywności energetycznej na poziomie całych szaf rack. To pozwoli trenować modele wymagające dziś 275 szaf na jednym w pełni obciążonym racku.
Modele, które dziś wymagają infrastruktury wielkości hali sportowej za kilka lat zmieszczą się w jednym rzędzie serwerów.
Otwartość jako przewaga konkurencyjna
W świecie HPC i AI trwa cicha wojna o to, kto zdominuje ekosystem. AMD i HPE stawiają na otwartość - i robią to świadomie.
HPE podkreśla: Otwarte standardy są kluczowe, aby zapewnić interoperacyjność i konkurencję. To oznacza niższy TCO i szybsze innowacje.
OAM, ROCm, otwarte interconnecty - to narzędzia, które pozwalają klientom unikać vendor lock-in. A tam, gdzie jest konkurencja, tam jest rozwój. I niższe koszty.
To podejście ma znaczenie nie tylko dla gigantów technologicznych, ale też dla uczelni, laboratoriów, firm produkcyjnych czy startupów AI. Otwartość demokratyzuje dostęp do mocy obliczeniowej.
Lekcje z budowy maszyn, które zmieniają świat
Na koniec rozmowy padły dwa pytania, które zwykle zadaje się dopiero po wyłączeniu dyktafonu: czego nauczyła was budowa takich systemów?
Przedstawicielka HPE odpowiedziała bez wahania: W dużych systemach największe znaczenie mają nie rekordowe parametry pojedynczego komponentu, ale integracja, stabilność i energoefektywność całego rozwiązania.
To lekcja, którą można odnieść do całej elektroniki użytkowej. Wszyscy ścigają się na cyferki - FPS-y, gigaherce, liczbę rdzeni - a prawdziwa przewaga leży w harmonii systemu.
Tomczak z AMD dodał: Otwartość ekosystemu jest niezbędnym czynnikiem sukcesu w dobie dynamicznego rozwoju AI.
To zdanie można by powiesić nad wejściem do każdego centrum danych.
Superkomputery nie są już gdzieś tam
El Capitan, Frontier, europejski LUMI, budowany Herder - to nie są ciekawostki dla nerdów. To infrastruktura, która będzie kształtować przyszłość medycyny, energetyki, transportu, przemysłu i nauki.
Dla entuzjastów elektroniki to fascynujący moment. Widzimy, jak klasyczny model CPU + GPU + RAM ustępuje miejsca zintegrowanym systemom, w których każdy element jest projektowany jako część większej całości. To kierunek, który prędzej czy później trafi do naszych komputerów, konsol i urządzeń mobilnych.
Superkomputery nie są już odległą technologią. One już wpływają na nasze życie - i będą wpływać coraz bardziej.
