10年間の米国エクサスケールロードマップの結晶化

Tiffany Trader

2013年の年末に、議会は核備蓄スチュワードプログラムの目標を達成するために、次の10年以内にエクサスケールコンピューティング能力を開発するためにエネルギー省を管理する法律を可決した。指令は、オバマ大統領が2013年12月26日に法律に署名した2014年国防権限法の一部である。

「核安全保障の管理者は、この法律の法案の開始日から10年間の間に原子力防衛法(50 USC 2521)のセクション4201の下で備蓄スチュワードシッププログラムの中でエクサスケールコンピューティングを開発し、このようなコンピューティングを取り入れる計画を実施しなければならない。」と法(HR 3304)から関連するテキストは指摘している。

法律が可決された前の月、11月にエネルギー省の役人はデンバーでの高度科学計算諮問委員の会議の一部としてエクサスケールコンピューティングのための詳細な10年間のロードマップを明確に説明した。兵器研究とシミュレーションに加えて、エクサスケールコンピューティングは、遺伝子工学、気候モデリングや高エネルギー物理学など、ますます大規模なビッグデータセットを処理するための極めて重要なものを検討した。

グループの高潔な声のひとり、科学局の高度科学計算研究所の部長、William J. Harrodは、同じような大きさと消費電力の設置面積ではあるが今日のコンピュータよりも500〜1000倍以上可能なマシンで極端な規模の計算を必要とする科学技術の最先端分野を後押しするDOEの使命を説明した。

DOEは、いつも通り平静な進化的アプローチを使ってその目標を達成することが出来ない、とHarrodは彼のExascale Updateの一部として指摘し、「むしろそれは、コンピューティング技術、エクサスケールコンピューティング、での主要で斬新な進歩が必要になります。」

DOE科学局は、生産性と市場性のある技術に基づいたエクサスケールコンピューティングシステムを想定している。科学局が提案した実行戦略は、研究、開発、アプリケーション、設備、2020年代初頭にエクサスケールのシステムを展開するために必要な統合の概要を説明する。この目標を実現するために、当局、政府、コンピュータ業界、DOE研究所、学術界、国際的な研究コミュニティとのパートナーシップを育成する。

会議の議事の一部として、ASCACエクサスケール小委員会は、以下にエクサスケールを生み出すために直面する主要10項目の技術的な課題を検討する研究を発表した：

– エネルギー効率の良い回路、電力および冷却テクノロジー。
– 高性能インターコネクト技術。
– 劇的に容量と帯域幅を改善するための高度なメモリ技術。
– 性能と弾力性を認識するスケーラブルなシステムソフトウェア。
– 量、速度とデータストレージの多様性を扱うことができるデータ管理ソフトウェア。
– 大規模な並列処理、データの局所性、および弾力性を表現するためのプログラミング環境。
– エクサスケールのための科学の問題の見直しとソリューションアルゴリズムのリファクタリング。
– 障害に直面して正確性の保証、再現性、およびアルゴリズムの検証。
– 発見、設計および意思決定のための数理最適化と不確実性の定量化。
– 科学的生産を可能にするためのソフトウェア工学と支援構造。

少なくともこれらの課題の一部は、DOE科学局と国家核安全保障局によって資金を供給されたFast Forward and Design Forwardのようなプロジェクトによって対処されている。これらのプログラムの下で、合計6,240万ドルの2年契約は、2012年7月にAMD、IBM、IntelとNVIDIAに授与され、そして2013年秋に同じ会社にCrayを加えてに別の2,540万ドルの契約が与えられた。エクストリームスケールソフトウェアプロジェクトも進行中である。これらは、2012 X-Stack、共同デザインセンター、Mod/Sim、2013 OS/R、およびエクサスケールMPIなどのその他のソフトウェアが含まれる。