Санкції США не впоралися: у Китаї створили чипи в 10 разів потужніші, ніж у Nvidia

Це досягнення кидає виклик давньому домінуванню чипів американського виробництва в передових наукових дослідженнях

Китайські дослідники в галузі комп'ютерної техніки домоглися майже десятикратного приросту продуктивності порівняно з американськими суперкомп'ютерами на базі Nvidia. Про це пише Interesting Engineering. Це вийшло завдяки графічним процесорам китайського виробництва.

Це досягнення кидає виклик давньому домінуванню чипів американського виробництва в передових наукових дослідженнях, а також потенційно підкреслює ненавмисні наслідки ескалації технологічних санкцій Вашингтона.

Дослідники покладаються на інноваційні методи оптимізації програмного забезпечення для підвищення ефективності комп'ютерів, що працюють на основі графічних процесорів (GPU) китайського виробництва. Ці оптимізації дозволили їхній системі перевершити американські суперкомп'ютери в певних наукових обчисленнях.

Деякі експерти попереджають, що самі лише програмні доопрацювання не зможуть закрити апаратний розрив на невизначений термін. Розвиток подій підкреслює ширшу стратегію Пекіна щодо пом'якшення ризиків "вузьких місць" — його сильну залежність від західних технологій чипів на тлі постійних санкцій США.

Ставки особливо високі в галузях, які залежать від великих обчислювальних ресурсів. Вчені часто покладаються на великомасштабні високороздільні симуляції з високою роздільною здатністю для реальних застосунків, таких як планування захисту від повеней і аналіз затоплення міст.

Ці симуляції вимагають значної обчислювальної потужності та часу, що часто обмежує їхнє ширше застосування. Для китайських дослідників проблема посилюється тим фактом, що виробництво передових графічних процесорів, як-от Nvidia A100 і H100, домінує серед іноземних виробників, а також експортними обмеженнями, введеними США.

Крім того, обмеження екосистеми програмного забезпечення CUDA компанії Nvidia, що дає змогу запускати її на сторонньому обладнанні, перешкоджає розробці незалежних алгоритмів.

Професор Нань Тунчао з Державної ключової лабораторії гідрології, водних ресурсів і гідротехніки в Університеті Хохай у Нанкіні очолив дослідження паралельного обчислювального підходу "багатовузловий, багато-GPU". Його команда зосередилася на використанні вітчизняних CPU і GPU для створення більш ефективної моделі суперкомп'ютерів. Висновки показують, що ефективна передача даних і координація завдань між кількома вузлами є ключем до мінімізації втрат продуктивності при паралельних обчисленнях.

2021 року дослідники Національної лабораторії Оук-Рідж представили модель прогнозування повеней із кількома вузлами та кількома графічними процесорами, відому як TRITON, з використанням суперкомп'ютера Summit. Незважаючи на розгортання 64 вузлів, TRITON домігся збільшення швидкості обробки тільки приблизно в шість разів.

Навпаки, інноваційна архітектура Нена об'єднала кілька графічних процесорів в один вузол, щоб компенсувати обмеження продуктивності вітчизняного обладнання. Завдяки вдосконаленню обміну даними між вузлами на програмному рівні його модель радикально скоротила накладні витрати на зв'язок.

Реалізована на вітчизняній обчислювальній платформі загального призначення x86 з процесорами Hygon (модель 7185 з 32 ядрами, 64 потоками і тактовою частотою 2,5 ГГц) та китайськими графічними процесорами, підтримуваними 128 ГБ пам'яті та пропускною спроможністю мережі 200 Гбіт/с, нова модель досягла прискорення у шість разів, використовуючи лише сім вузлів, що на 89 відсотків менше від використання вузлів, як порівняти з TRITON.

Команда Нана змоделювала процес розвитку повені для перевірки моделі на водосховищі Чжуанлі в Цзаочжуані, провінція Шаньдун. Використовуючи 200 обчислювальних вузлів і 800 графічних процесорів, моделювання було завершено всього за три хвилини, досягнувши прискорення більш ніж у 160 разів.

Дослідницький код доступний на платформі з відкритим вихідним кодом, і Нен зазначив, що результати можуть вийти за рамки моделювання повеней і застосовуватися в гідрометеорології, седиментації та взаємодії поверхневих вод і ґрунтових вод.