Co chiński superkomputer LineShine, znaczy dla suwerenności Europy?

International Supercomputing Conference w Hamburgu to co roku znaczące wydarzenie dla środowiska HPC (High Performance Computing), ale w tym roku powinno zwrócić na siebie oczy znacznie szerszego grona, w szczególności polityków, wszystkich którzy z zapałem śledzą globalny wyścig technologiczny oraz tych, dla których suwerenność cyfrowa jest czymś więcej niż utopijną ideą.

Na czerwcowej konferencji ISC opublikowano nową listę 500 najszybszych superkomputerów na świecie, TOP500. Po niemal 7 latach nieobecności w rankingu, pojawił się tam pierwszy system z Chin. I to od razu na #1 miejscu! I to od razu w 2 kategoriach (HPL i HPCG)! Można by pomyśleć ot, kolejny duży system będący po prostu efektem dużego budżetu, jednak nowy chiński system, LineShine, to znacznie, znacznie ciekawsza i wielowymiarowa maszyna.

Najszybszy superkomputer oparty o tradycyjne CPU

Po pierwsze, LineShine jest systemem, którego moc obliczeniowa nie bierze się, jak w większości superkomputerów na szczycie listy Top500, z mocy GPU, ale z klasycznych procesorów. To oznacza, że mamy do czynienia z ogromnym, niesamowicie trudnym w budowie i zarządzaniu urządzeniem, wymagającym ponad 40 MW mocy elektrycznej, zawierającym ponad 1,3 mln rdzeni obliczeniowych.

Nowy, chiński superkomputer jest ponad 2 razy szybszy niż najszybszy europejski superkomputer, Jupiter, zbudowany w ramach EuroHPC i zainstalowany w Niemczech. Jest też o ponad 100 razy szybszy niż najszybszy system w Polsce, Helios. LineShine może wspierać obliczenia klasyczne w podwójnej precyzji (FP64), takie jak mechanika płynów, symulacje biologiczne, badania materiałowe, prace naukowe z fizyki czy chemii.

High Performance Computing to obszar znacznie mniej widoczny w mediach i w dyskusji o technologiach obliczeniowych w ostatnich latach, która jest zdominowana przez AI, w Europie przez gorący temat fabryk i gigafabryk AI. Oczywiście ta dyskusja jest istotna, ale HPC nie powinno być w jej cieniu, gdyż od dekad wykorzystanie superkomputerów w badaniach naukowych daje nam kolejne przełomowe odkrycia i których nie jesteśmy w stanie (z ostrożności dodam “dzisiaj”) osiągnąć za pomocą metod AI.

Demonstracja siły i zdolności chińskiego środowiska technologicznego

Po drugie, LineShine jest pierwszym systemem, który Chińczycy zdecydowali się zgłosić na listę Top500 od ostatnich 7 lat. Jeszcze 10 lat temu, na tej samej konferencji, ogłaszano podobny sukces, chiński system TaihuLight, który także objął miejsce nr 1 i który, z powodów o których napiszę dalej, także mocno wzbudził środowisko ekspertów i analityków.

Co ciekawe, LineShine jest jedynym chińskim systemem na obecnej liście Top500, a więc ciężko prognozować czy mamy do czynienia tylko z demonstracją siły i zdolności chińskiego środowiska naukowego i technologicznego? Czy może jest to oznaka pewnego ocieplenia relacji z Zachodem i początek większej otwartości Chin na współpracę w tym zakresie?

Po tej radosnej części technologiczno-geopolitycznej czas na mniej dla nas, Europejczyków, ale być może też dla całego Zachodu, serię ciężkich ciosów.

LineShine w 100% oparty o chińską technologię

Idąc dalej: po trzecie, LineShine jest w całości oparty o chińską technologię. Procesory, sieć, system operacyjny, system chłodzenia, biblioteki numeryczne, środowisko użytkownika, oprogramowanie obliczeniowe – wszystko jest opracowane w Chinach. Jest to maszyna całkowicie niezależna od Zachodnich technologii. Podobnie jest z wieloma, innymi, chińskimi superkomputerami, o których od lat rozmawia się w kuluarach konferencji o systemach HPC i AI, a które nigdy nie zostały publicznie zaprezentowane, chociaż o ich istnieniu wiadomo już od kilku lat.

Wspomniałem wcześniej, że ok. 7 lat temu Chińczycy przestali zgłaszać swoje superkomputery na listę Top500, chociaż jeszcze 10 lat temu byli na jej szczycie. Warto przyjrzeć się też nieco dłużej historii listy, aby zauważyć że także w 2015 roku chiński system był numerem 1 na liście Top500 i był to inny system niż ten ogłaszany w 2016 roku. Był to Tianhe-2, ostatni duży superkomputer Chin zbudowany w oparciu o amerykańską technologię (Intel Xeon i Intel Xeon Phi).

W 2015 roku USA nałożyło ograniczenia eksportowe, które spowodowały że dalszy rozwój takich systemów w Państwie Środka stał się niemożliwy, a przynajmniej znacznie trudniejszy. Zmotywowało to Chińczyków do rozwoju własnych architektur procesorów, akceleratorów, sieci i zdolności produkcji zaawansowanych chipów. Już system z 2016 roku, TaihuLight, posiadał chińskie procesory i komponenty, ale nie było mowy o w pełni suwerennej platformie. Wystarczyło 10 lat, żeby ten stan drastycznie się zmienił.

Europa miała producenta procesorów

Po czwarte, to moglibyśmy być my, Europejczycy. Procesory LineShine są oparte o architekturę ARMv9, licencjonowaną technologię należącą do firmy ARM, która jeszcze kilka lat temu była europejska. Zarejestrowana w Wlk. Brytanii firma ARM to jedyny, liczący się architekt procesorów ogólnego przeznaczenia poza Intelem i AMD.

Jej produkty są obecnie w niemal każdym smartfonie na świecie i w niezliczonej liczbie serwerów w globalnych centrach danych, najpierw straciła pieczątkę “Made in EU” przez Brexit. Następnie zaś przez zakup całej firmy przez japoński koncern Softbank, który o mały włos nie sprzedał jej dalej do amerykańskiego giganta, NVIDII (transakcja zablokowana przez urząd antymonopolowy).

Potrzebujemy europejskich procesorów CPU/GPU

Po 5, to powinniśmy być my, Europejczycy. Przykład Chin pokazuje, że przy odpowiedniej motywacji i wieloletniej strategii można osiągnąć niezależność technologiczną. Połączenie długoterminowego finansowania innowacji sprzętowych, rozwoju architektur CPU i GPU oraz poszerzanie wykorzystania otwartego oprogramowania powinno być strategicznym kierunkiem dla całej Unii Europejskiej oraz dla krajów członkowskich, które dysponują dużym rynkiem wewnętrznym, pozwalającym na zbudowanie wystarczającego wolumenu zakupowego, który zachęci sektor prywatny do inwestycji w tym zakresie.

Potrzebujemy własnych procesorów dla symulacji naukowych, ale także inżynierskich, np dla potrzeb rozwoju technologii wojskowych. Potrzebujemy własnych czipów do uruchamiania modeli AI, a w dłuższym horyzoncie także do ich treningu. Musimy uniezależnić się od globalnych dostawców oprogramowania, coraz mocniej obwarowanego ograniczeniami i stwarzającego coraz większe zagrożenie dla prywatności naszych danych, a w efekcie dla funkcjonowania naszych państw i klejnotów koronnych europejskiej gospodarki. Taką szansę daje nam już dzisiaj otwarte oprogramowanie i rozwój ekosystemu jego dostawców.

Podsumowując, uważam, że osiągnięcie Chińczyków powinno nas motywować do pogłębionej refleksji na temat kierunków rozwoju europejskiej suwerenności cyfrowej. Budujemy ją powoli, punktowo i bez długoterminowego planu. Chiński przykład pokazuje, że zmiana jest możliwa, ale wymaga strategii liczonej w dekadach, nie w kadencjach. Zacznijmy od tego, co możliwe dziś: otwarte oprogramowanie, europejskie modele AI, własne środowiska obliczeniowe. A równolegle — poważna rozmowa o tym, czy naprawdę chcemy na zawsze pozostać zależni od przyjaciół z Zachodu i Wschodu.

Marek Magryś, dyrektor Akademickiego Centrum Komputerowego Cyfronet AGH