Аналитика

Intel Labs Europe - о столкновениях частиц и 48 ядрах

⇣ Содержание

Каждый раз, встречая новость об огромных суммах, инвестируемых Intel в R&D (а суммы эти измеряются миллиардами долларов), мы едва ли представляем себе, что стоит за этими цифрами. И это неудивительно. Ведь, с одной стороны, специфика R&D в том, что результаты этих инвестиций становятся известны публике лишь тогда, когда они воплощены в серийных продуктах. С другой стороны, масштаб и количество проектов, описываемых словосочетанием Intel R&D, таковы, что рассказ о них мог бы стать сюжетом довольно пухлой книги. Их спектр простирается от исследований в области физики материалов, через архитектуру современных вычислительных средств, и до социальных и экономических задач.

Впрочем, читатели нашего сайта неплохо знакомы с российским подразделением R&D по многочисленным репортажам из Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода, Сарова и Новосибирска. А в конце октября PR-подразделение Intel в России предоставило ИТ-журналистам уникальную возможность поближе познакомиться с R&D-деятелностью компании в Европе, лично познакомиться с руководителями некоторых направлений и своими глазами увидеть, над чем, собственно, они работают в рамках этих проектов. В ходе чрезвычайно насыщенной поездки – за три дня мы совершили пять авиаперелетов и посетили четыре города – мы побывали в трех лабораториях: в Женеве, Мюнхене и Брауншвайге. Мы узнали о роли Intel в работе Большого Адронного Коллайдера, о сотрудничестве компании с крупнейшими автопроизводителями и социально-ориентированных программах компании. А главное, мы познакомились с разработчиками 48-ядерного x86-процессора – да-да, в арсенале Intel есть 48-ядерная модель. Более того, она уже доступна потребителям! Но самое вкусное оставим на десерт и расскажем обо всем по порядку.

#Intel R&D EMEA

Американская компания Intel открыла свое представительство в Европе еще 40 лет назад – первый европейский офис компании появился в 1969 году в Брюсселе.  А производственные линии компании в Европе появились в 1989 в ирландском городе Лислип (Leixlip). За последующие 20 лет компания инвестировала более 7 млрд в развитие производства и исследований в регионе. На Intel  R&D в Европе работают более 900 специалистов, спектр решаемых задач чрезвычайно широк: дизайн микросхем, разработка ПО, мобильные коммуникации и сервисы, графические технологии, встраиваемые решения, исследования в области наноэлектроники и микросхем, разработка ключевых продуктов Intel, высокопроизводительные вычисления, цифровые технологии в области медицины и здоровья и многое другое.

Стоит отметить, что Intel работает в Европе не одна, и не как замкнутая сама на себе коммерческая организация. Концерн активно сотрудничает с Европейским Сообществом. В 2009 году в европейском парламенте  была представлена организация Intel Labs Europe (ILE) – ее задача консолидировать усилия Intel и Европейского Сообщества. Задачи организации описываются планом Digital Europe, в котором изложена совместная стратегия  Intel и EC до 2020 года. Инициатива Digital Europe направлена на развитие Европы как самой динамично развивающейся и инновационно-ориентированной экономики в мире. С момента основания ILE организация открыла семь новых R&D-лабораторий по всему региону.

Наиболее важным направлением для Intel в Европе следует считать распределенные вычисления и суперкомпьютеры. Это направление развивает ExaSicence Lab в Бельгии (Leuven), поддерживаемая пятью техническими университетами Европы. А совсем недавно – в мае 2010 – открылась ExaCluster Laboratory в Германии, Julich. Ее главная цель – изучение проблем, связанных с построением гетерогенных вычислительных систем, мощность которых в тысячи раз превышает мощность современных суперкомпьютеров.  В настоящее время в ExaCluster Laboratory работает около десяти исследователей, но в будущем ее персонал планируется утроить. ExaCluster Laboratory сотрудничает с европейским HPC-сообществом и ее главной целью является постройка суперкомпьютера, вычислительная мощность которого превысит 1 exaFLOPS. Третья лаборатория, работающая в этом направлении – ExaScale Computing Research Center в Париже. Она работает в сотрудничестве с французской комиссией по атомной энергии, французским национальным агентством по высокопроизводительным вычислениям, Версальским Университетом. 

Мы же познакомились с работой трех лабораторий -- CERN openlab в Женеве, Intel Innovation Open Lab в Мюнхене и исследовательского центра Intel в Брауншвайге. Задачи, стоящие перед ними, совершенно различны, и именно это позволяет составить достаточно полную картину работы Intel R&D в Европе.

#БАК – не только физика

Каждый, кто хоть немного интересуется наукой и техникой, наверняка читал одну из множества популярных статей о Большом Адронном Коллайдере и бозоне Хигса. Постоянные читатели 3DNews наверняка помнят опубликованную на страницах нашего сайта статью. Но если о задачах БАК в области теоретической физики рассказывается много, то об инженерной и, тем более, вычислительной инфраструктуре проекта, почему-то говорится гораздо меньше. 

Это тем более странно, потому что с точки зрения теоретической физики коллайдер пока что не только не дал каких-либо новых данных, он, по сути, еще вовсе не заработал. В настоящее время достигнута энергия столкновения лишь 2 ТэВ на протон, в то время как для получения бозона Хигса нужно 14 ТэВ. Чтобы было понятно, насколько текущий уровень далек от нужного, стоит добавить, что в следующем году планируется увеличить уровень энергии только до 7 ТэВ. А до 14 ТэВ, необходимых, чтобы БАК не оказался лишь дорогостоящей игрушкой, руководство CERN планируют добраться только к 2014-му году. 

Зато с инженерной точки зрения фундаментальные задачи решены – все оборудование смонтировано и введено в строй, частицы разгоняются, сталкиваются и результаты этих столкновений регистрируются. Стоит напомнить, что в состав БАК входит не один, а четыре детектора столкновений – соответственно эксперименты ATLAS, ALICE, CMS и LHCb. Самый грандиозный из них, без сомнения – ATLAS, именно он и призван обнаружить в свое время бозон Хиггса. В громадном подземном помещении установлен детектор, длина которого составляет 46, а высота – 25 метров (это высота девятиэтажного здания).

Здание контрольного центра проекта ATLAS - лишь верхушка айсберга, основная часть оборудования скрыта под землей
Макет основного помещения проекта ATLAS. Увидеть собственными глазами "комнату" высотой в 11 этажей теперь можно только в короткие периоды технического обслуживания, ведь ускоритель заработал, и в этом помещении уже регистрируют столкновения частиц
Даже заметив фигуру человека внутри регистратора ATLAS (справа внизу), сложно осознать истинные размеры установки

 

Многослойная конструкция из множества (их количество измеряется миллионами) сенсоров, каждый из которых представляет собой чувствительную матрицу, позволяет зафиксировать траектории частиц после соударения и их физические параметры. Результат эксперимента – огромные массивы цифровых данных, поступающих с детектора, в которых необходимо «отыскать» изучаемые частицы.

 

Каждую секунду в детекторе происходят десятки и сотни миллионов столкновений

Учитывая количество датчиков, а также тот факт, что в детекторе происходят десятки и сотни миллионов столкновений в секунду, обработка данных, поступающих с детектора, становится очень сложной задачей, для решения которой требуются значительные вычислительные ресурсы.

Различные типы регистрирующих датчиков  

В настоящее время вычислительная сеть проекта БАК состоит из трех уровней (Tier 0, 1 и 2). Первый (Tier 0) уровень – это вычислительный центр самого CERN, в котором происходит предварительная фильтрация и обработка данных. Ведь записывать и, тем более, передавать на другие уровни (компьютеры Tier 1 и 2 расположены по всему миру) всю поступающую с детектора информацию не только нерационально, но и невозможно технически – в настоящее время на первом уровне обрабатывается до 1 Пбайт информации в день, а поступает она со скоростью до 18 Гбайт/с.

Структура вычислительного комплекса, занятого в обработке данных, получаемых на БАК

Поэтому задача первого уровня – именно в фильтрации (в соответствии с физическими моделями) и обработке «полезной» информации. Теоретические модели протекающих в коллайдере процессов позволяют предсказать, какие именно результаты будут получены и запрограммировать систему на выделение подобных (или, наоборот, аномально отличающихся от предсказания) данных из общего потока. Предварительно отобранные данные передаются для дальнейшей обработки на следующие уровни, а также на хранение – около 70 Тбайт данных в день записывается ленточными библиотеками.

Центр управления проектом ATLAS производит неизгладимое впечатление. Часть информации о работе регистратора выводится с помощью проекторов прямо на стену помещения

Надеюсь, теперь очевидно, что самый амбициозный научный проект в мире не мог обойтись без участия самой крупной ИТ-компании. Intel была одним из основных участников при создании CERN openlab, при этом роль компании не сводилась только лишь к поставкам самого современного аппаратного обеспечения (в том числе и прототипов). Компания  Intel выступала также в качестве консультанта по обработке сложных массивов данных и по проектированию ЦОД, оптимизации его энергопотребления и тепловыделения. Стоит отметить, что Intel и CERN сотрудничают в научных проектах с самого основания CERN openlab в 2003 году. В ноябре 2008 Intel заключила новый трехлетний контракт с CERN для создания PCC (Platform Competence Centre – Экспертный Центр), включающий R&D-центр, разрабатывающий вычислительные платформы совместно с CERN LHC и другими научными группами. Сотрудничество с CERN позволяет Intel  не просто разрабатывать высокопроизводительные платформы, но и сразу же испытывать их на самых ресурсоемких реальных задачах.  

Бойд Девис представляет новый проект - Open Datacentre Alliance - запущенный при непосредственном участии компании Intel

Еще один пример масштабного проекта, в котором участвует компания Intel – Open Datacentre Alliance, о создании которого Бойд Девис (вице-президент Intel Architecture Group и генеральный директор Data Center Group) официально объявил как раз на территории CERN. Мы уже рассказывали о проекте подробно, так что сейчас лишь напомним, что в созданный альянс входит более 70 компаний, а Intel играет в нем роль главного технического консультанта и, разумеется, поставщика аппаратных решений.

На этом мы закончим первую часть рассказа об исследовательских программах Intel в Европе. Во второй части репортажа мы подробнее опишем проекты, которые ведет отделение Intel Labs Europe в Мюнхене, а также расскажем о разработках центра в Браугшвайге, в том числе 48-ядерном ЦП на базе архитектуры x86.  Оставайтесь с нами!

Благодарим российское представительство компании Intel и лично  директора пресс-службы Intel в России и странах СНГ Михаила Рыбакова за организацию пресс-тура. 

 
 
⇣ Содержание
Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
⇣ Комментарии
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥