Суперкомпютрите са гладни за мощ. Titan - най-бързият суперкомпютър в страната - разположен в Тенеси консумира около 8 мегавата електроенергия всяка година. В замяна той решава квадрилиони изчисления в секунда. Хиляди хора използват Titan в Oak Ridge Leadership Computing Facility и суперкомпютри в два други центъра на DOE Office of Science, за да симулират събития, които са невъзможни, непрактични или твърде опасни за изследване по друг начин - от изригване на вулкани до свръхнова, блъскаща се в близката звезда.

суперкомпютри

Тези компютри и техните предшественици, като в някои случаи се простират 40 години назад, са довели до пробиви с Нобелова награда. Но това не е достатъчно според доклад на секретаря на енергийния консултативен съвет. Експаскалната система, радикален скок, който може да реши квинтилионни изчисления за секунда, е жизненоважна за справяне с останалите масивни, но нюансирани проблеми, пред които е изправен светът.

По-голямата изчислителна мощ обаче често означава по-високи сметки за електричество. „Като човек, който трябва да плати сметката за електроенергия, искам да си позволя да управлявам тези машини за нацията“, казва Барбара Хеланд, директор на отдела за съоръжения в Службата за научни изследвания на напредналите в Министерството на науките.

Не толкова отдавна някои хора мислеха, че системите за мащабиране ще се нуждаят от собствени специализирани електроцентрали. През 2008 г. се предвиждаше, че екскалатен компютър ще поглъща 1000 мегавата за една година. Учените поставят суперкомпютрите на строга диета. Новите прогнози са за около 20 мегавата, което води до суперкомпютри, които са 100 пъти по-бързи, но използват само 1,5 пъти повече мощност.

Как беше възможна такава диета? Когато името на вашия офис съдържа думите "енергия" и "наука", вие работите с доставчици, изследователи и други, за да направите компютрите гастрономи, а не гурмета.

Видеоигрите и хората намаляват потреблението на енергия. Интелигентният компютърен дизайн спестява енергия и увеличава изчислителната мощност. Titan използва устройство, оптимизирано за видеоигри: графичната обработваща единица. Всяка единица хруска числа, без да се връща в паметта за повече цифри. Това е разликата между готвенето в добре заредена кухня и бягането до магазина за риган.

Освен това всеки суперкомпютър DOE има екип за поддръжка на потребители: експерти, които помагат на потребителите да извлекат максимума от определеното им време. Когато събитие от реалния свят - което се случва за част от секундата - се симулира на суперкомпютър за еднодневно усилие с работещ електрически измервателен уред, ефективността е сериозен бизнес.

Студени глътки и океански бриз Готини суперкомпютри. Тези системи с размер на баскетболно игрище изпомпват топлина. В изчислителния център на Argonne Leadership Computing в Илинойс суперкомпютърните системи като Mira и нейните кохорти поемат директно охлаждане. Вместо първо да охлажда поток въздух и след това да го всмуква в стелажите на компютъра, Мира извлича топлина директно с помощта на медни тръби, изтъкани през стелажите. Резултатът? Далеч по-малко използване на енергия от по-малко преки методи.

Като допълнителен бонус директното охлаждане позволява повече процесори да се поберат във всяка стойка, предлагайки запомнящо се предимство. Разстоянието, което данните изминават от паметта до процесорите, е по-кратко. Така че, ако готвачът се нуждае от тестени изделия, то е в кухнята, а не в другия град. Колкото по-малко разстояние изминават данните, толкова по-бързо един процесор може да реши проблем и да продължи напред. Тази полза помогна на Мира да си осигури място в годишния списък на Top500 на най-бързите суперкомпютри в света.

В Националния център за научни изчисления за енергийни изследвания в Калифорния по-ниските сметки за енергия идват с океански бриз и великолепни гледки. Отворен през 2015 г., новият дом на центъра се намира над залива на Сан Франциско. Сградата поема бриз, който охлажда два суперкомпютъра: Едисон и Кори. По-хладният въздух изтласква топлия въздух до офисите отгоре и води до сметката за ток, която е около половината от тази в стария дом на NERSC, докато изчислителната мощност е повече от удвоена.

Необходимостта е майка. Всякакви подобрения в производителността, които биха могли да бъдат премахнати от суперкомпютрите чрез добавяне на повече мощност, отдавна са изчерпани. Новите суперкомпютри изискват нови опции, които ще дадат на учените елегантен, ефективен партньор при откритията като новия суперкомпютър, наречен Summit, който се разработва и трябва да пристигне в Националната лаборатория Oak Ridge през следващите няколко години.

"Ако необходимостта е майката на изобретението, скоро ще има някои изобретения", казва заместник-директорът на отдела за изчислителни машини в Аргон Сюзън Коглан.