Çin Ezber Bozmadı! Dünya'nın En Hızlı Süper Bilgisayarı: Tianhe-2

Dünyanın en güçlü 500 süper bilgisayarının sıralandığı Top500 listesi Haziran ayında Frankfurt’ya bir konferans sırasında açıklandı[1]. Listenin birincisi Çin’deki Tianhe-2 bilgisayarı seçildi. Bu bilgisayar ilk defa 2010’da yerleştiği birinciliği kimseye bırakmıyor.
Çin’in Savunma Teknolojileri Ulusal Üniversitesi tarafından tasarlanan ve Guangzhou’daki Ulusal Süper Bilgisayar merkezinde yer alan bilgisayar ve en yüksek performansı saniyede 33,86 katrilyon floating point olarak ölçülmüş. (katrilyon = 1000 Trilyon)
Floating Point ya da Flop işlemi farksiyonlar içeren bir matematik problemini çözmek anlamına geliyor. Katrilyonla ölçülmesi ise PetaFlops anlamına geliyor. Bu da makinanın günümüzün hızlı bilgisayarlarının 5000-6000 katı hızlı olmak demek.
Tianhe-2 içinde 16.000 adet hesaplama noktası var. Her birisinde 2 Intel Xeon Ivy Bridge işlemci ve 3 Xeon Phi işlemci kullanılmış. Ama gerisinin Çin malı olduğu görülüyor. Mesela node’lar birbirine TH Express-2 adlı bir Çin teknolojisi ile bağlanmış. İşletim sistemi de Linux’un Çin’li versiyonu olan Kylin.

İlk 10’da 5 Amerikan, 1 Alman, 1 Çin, 1 Suudi, 1 Japon ve 1 İsviçre Süper Bilgisayarı Var
Listenin ilk 10’una bakılınca 5 Amerikan süper bilgisayarı görülmekle birlikte, 2. sıradakinin işlem hacmi 17.590 TFlop ile Tianhe-2’nin ancak yarısı durumunda. Diğerleri de aynı şekilde. Dolayısıyla Tianhe-2 açık ara 1. olmuş durumda.
Top500 listesinin toplam gücü de 363 petaflops düzeyinde.
Aşağıda linkini bulabileceğiniz listenin ikinci sırasında Tennessee Oak Ridge Ulusal Laboraturarındaki Titan 17.790 TFlop ile yer almış. 3cü sırada ise 17.173 TFlop ile Kaliforniya’daki Livermore Ulusal Laboratuarındaki Sekoya (Sequoia) bulunuyor. Ayrıca sıralanan 500 süper bilgisayarın 233’ü ABD’de bulunuyor.
Avrupa’ya bakıldığında ise 141 süper bilgisayarın olduğu anlaşılıyor. Japonya tek başına 39 makina ile 3. sırada. Çin ise 37 süper bilgisayara sahip. İlk 10’a yeni giren bir ülke Suudi Arabistan. King Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesine kurulan Shaheen II isimli bilgisayar 5,5 PetaFlops düzeyinde.
Listeye giriş için alt limit 165 TFlops’a yükselmiş durumda.
Super Bilgisayarları Kim Üretiyor?
Top500 listesinde en çok makinası olan üretici 178 makina ile Hewlet-Packard. IBM 111 makina ile takip ediyor. Cray ise 71 makina ile 3cü sırada. Ama performans açısından bakıldığında Cray toplam performansın % 24’ü ile listenin başında.
İşlemci açısından bakıldığında, 432 sistemin Intel olduğu görülüyor. IBM’in Power işlemcileri 38 sistem ile 2ci sırada. AMD ise 22 sistem ile 3cülüğü almış durumda.
52 sistemde mevcut olan Intel ya da AMD’yi hızlandırmak için Nvidia GPU işlemci birlikte kullanılmış. 4 sistemde ise hızlandırma amaçlı olarak birlikte kullanılan işlemci AMD’nin Radeon GPU’su.
Yarış Büyük
Amerika’lılar yıllarca liste başı iken son 2,5 yıldır Çin’lilerin kendilerini geçmesini pek hazmedebilmiş değiller. Gerçi başta da dediğimiz gibi Çin bu yarışta açık ara önde. Bu nedenle de önümüzdeki 1-2 yıl içinde kendisine yetişebilecek bir durum gözükmüyor. Ama Amerikan Enerji Bakanlığı’nın 2017’de devreye alınacak 2 yeni sistem üzerinde çalıştığı ve bunların 300 petaflops yani Tianhe-2’nin bugünkü halinde 9 kez daha güçlü ve nerdeyse bugünkü Top500 listesindeki makinaların hepsinin gücünde olacağı düşünülüyor.
Türkiye Henüz Listede Yok!
Türkiye Super Bilgisayar listesine ilk olarak ITU’de 2005 kurulan super bilgisayar ile girdi. 2007 yılında bu bilgisayar 239cu sıraya yükseldi ama ondan sonra 500 listesinin gerisinde kaldı. Ulusal Yüksek Başarımlı Hesap Merkezi Müdürü Ertuğrul Karaçuha’ya sorduğumuzda, şu anda 500’ün dışında kalmakla birlikte, süper bilgisayarın işlevinin devam ettiğini ve kendilerine gelen hiçbir projeyi geri çevirmediklerini belirtti. Karaçuha, ilerisi için de, “Kalkınma Bakanlığı bu konunu anlam ve önemini farkında. Zaten geçmişte destek vermiş. Yine vermeye devam edecek diye düşünüyoruz” cevabını verdi.
Türkiye sayabileceğimiz diğer bir gelişme; 2007 yılında Kuzey Kıbrıs Cumhuriyeti’nin Yakın Doğu Üniversitesinde bir Süper Bilgisayar kurulumu yapıldı. Tüm Türkiye üniversiteleri ve Türki cumhuriyetlerin araştırma çalışmalarına ücretsiz olarak hizmet vermekte olan süper bilgisayarda çalışılmakta olan projeler şöyle sıralanıyor;

Kanseri Fethedelim (world community grid)
CERN Büyük Patlama
Bilkent Matrix Çalışması
YDÜ Petrol Fiyat Tahmini
AIDS (world community grid)
Herkese Pirinç (world community grid)

Türkiye’deki 3. süper bilgisayar ise 2014 yılında Yıldız Teknik Üniversitesi’nde, SVR ve Huawei işbirliği ile kurulan süper bilgisayar.
SVR yetkilileri bu süper bilgisayarla ilgili bilgileri şöyle verdiler;

256 Adet Sunucu’da 5120 çekirdek Intel 2660v2 işlemci
10 adet Sunucu’da 40 adet Nvidia Tesla K20xm GPGPU kartı toplamlda 107520 çekirdek
24 adet yönetim sunucusu
76 TB SSD perfomans depolama alanı
280 TB NL-SAS ham data depolama alanı
InfiniBand perfomans ağı
Toplamda 147.2 Tflops (Trilyon/saniye) hesaplama gücü
Dizaynı yaptığımız haziran 2014’te top500 içindeydik şu sıralar ilk 1000’deyiz.
SVR bu süper bilgisayarın kullanım amaçlarını ise şöyle sıraladı;

Bilimsel araştırma hesaplamaları
Mühendislik Hesaplamaları
Akışkanlar Mekaniği Hesaplamaları
Büyük veri analizleri
Video Render işlemleri
Kriptoanaliz işlemleri
Genom araştırmaları

2016 yılı içerisinde yapılacak yatırımla 300 Tflops olmayı ve böylece ilk 500 içinde olacaklarını da ekliyorlar.
Peki, Süper Bilgisayarlar hangi alanlarda kullanılabiliyor?
Süper Bilgisayarlar, çok büyük sayıda işlemin aynı anda yapılmasını gerektiren işlemlerde kullanılıyor. Mesela mühendisliğin tüm kolları, meteoroloji, sağlık, astrofizik, jeoloji (deprem) ya da savunma. Şöyle bir kısaca bakalım;

Hava tahminleri:Günümüzde ancak 4-5 günlük hava tahminlerinin süresi süperbilgisayarlar ile 10 güne çıkabilecek. Zira hortum gibi olayların daha iyi anlaşılabilmesi için lokal doğrusal olmayan modellerin kullanılması gerekiyor. Ayrıca çözünürlük yükseldikçe hesaplama gücü ve hafıza problemi başgöstermeye başlıyor. Burada da devreye süperbilgisayarlar giriyor.
İklim modelleme:Küresel değişmesinin bölgesel ayrıntıları süperbilgisayarlar hesaplanıyor ve gerçekçi senaryolar geliştiriliyor.
Mühendislik:Uçak-gemi tasarımından araç tasarım ve çarpışma testlerine, nükleer kazalar sonucu oluşabilecek serpintiye kadar geniş kapsamlı hemen hemen tüm mühendislik uygulamaları süperbilgisayarlar üzerinde yapılabiliyor.
Malzeme bilimleri:Yüksek sıcaklıktaki süper iletkenler, yarı iletken cihaz simülasyonları, özellikle inşaat sektörü için hafif ve dayanıklı malzeme tasarımı gerçekleştirilebiliyor.
İlaç tasarımı:Yeni geliştirilen ilaçların etki tahmin simülasyonunda da süperbilgisayar teknolojisinden faydalanılıyor.
Plazma fiziği: Geleceğin ucuz ve bol enerji kaynakları için plazma füzyon cihazları, süperbilgisayar ile inceleniyor.
Ekonomi:Uzun vadeli ve gerçekçi ekonomik öngörüler ve borsa tahminleri de süperbilgisayarlar ile gerçekleştirilebiliyor.
Astrofizik: Süperbilgisayar teknolojisi sayesinde yıldızların iç yapıları ve uzay yapısı modellenebiliyor.
Savunma sanayi:Süperbilgisayar ile savaş oyunları simülasyonu yapmak, şifre kırmak ve füze yörüngesi izlemek kolaylaşıyor. Nükleer patlama ve etki simülasyonları artık bu makineler ile yapılıyor.