Supercomputer: alsof iedereen op aarde 10.000 berekeningen per seconde uitvoert

SARA ondersteunt als nationaal High Performance Computing en e-Science Support Center, wetenschappers met state-of-the-art geïntegreerde diensten, expertise en infrastructuur: High Performance Computing en Networking, data services, visualisatie en e-Science services. Foto: Peter de Krom

Wat doe je met een supercomputer? Anwar Osseyran stelt de vraag, maar hij heeft zelf voorbeelden genoeg. “Botsende sterrenstelsels simuleren, klimaatmodellen doorrekenen of de stabiliteit van plasmastromen in een kernfusiereactor bepalen. Eigenlijk rekenen we alles uit wat experimenteel niet te bepalen is, omdat dat bijvoorbeeld te duur is, of praktisch niet uitvoerbaar.”

Anwar Osseyran is de directeur van de SARA Reken- en Netwerkdiensten in Amsterdam, die onder meer de supercomputer beheert. Alle wetenschappers bij een Nederlandse universiteit of onderzoeksinstelling, mogen er op rekenen, mits ze goede projectvoorstellen hebben. De commissie Wetenschappelijk Gebruik Supercomputers van het NWO beoordeelt de voorstellen en verdeelt vervolgens de rekentijd.

Elk moment van de dag zijn er paar honderd mensen op de machine ingelogd. Zij rekenen niet alleen aan theoretische modellen, maar ook aan praktische problemen, zoals de luchtweerstand van vliegtuigen. Een computersimulatie heeft veel voordelen boven een experiment in de windtunnel, zegt Anwar Osseyran: “Op een supercomputer simuleer je meerdere aspecten tegelijkertijd. Je bepaalt dan niet alleen de luchtweerstand, maar ook de geluidsoverlast die verschillende vliegtuigmodellen zouden veroorzaken. In een windtunnel gaat dat niet. Bovendien werk je in fysieke experimenten altijd met een schaalmodel, terwijl sommige luchtstromen zich niet laten schalen. In een simulatie test je vliegtoestellen gewoon op ware grootte.”

SARA’s supercomputer staat niet op de begane grond, maar op de eerste verdieping. “Dat is boven de zeespiegel”, verklaart Walter Lioen. Hij staat aan het hoofd van het team dat de supercomputer onderhoudt en beheert en daarnaast de gebruikers ondersteunt. Dé supercomputer bestaat eigenlijk niet. Wat als supercomputer wordt aangeduid, is een serie van 108 aan elkaar gekoppelde computers met in totaal bijna 3.500 processor cores.

Het is warm in de ruimte waar de supercomputer staat. Raken de machines hier niet oververhit? “We koelen tegenwoordig niet meer alles met lucht, maar steeds meer met water”, legt Lioen uit. Door elke kast en langs elke processor lopen koperen leidingen met koelwater. Walter Lioen: “Zelfs de kastdeuren zijn watergekoeld.” Per minuut vloeit er zo’n 540 liter water af.

Dat is veel water, maar de supercomputer verzet ook veel werk. “Onze supercomputer heeft een capaciteit van 65 teraflops. Dat betekent dat de computer 65 biljoen berekeningen per seconde, zoals optellingen en vermenigvuldigingen, uitvoeren kan”, zegt Walter Lioen. “Ik vergelijk de rekenkracht van onze supercomputer graag met die van de wereldbevolking. Uitgaande van 6,7 miljard mensen, zou iedereen op aarde ongeveer 10.000 berekeningen per seconde moeten uitvoeren om de rekenkracht van deze supercomputer te evenaren.”

De rekenkracht van SARA’s supercomputer mag fors zijn, veel buitenlandse systemen zijn nog sneller. “Op de ranglijst van supercomputers is SARA dit jaar gezakt”, vertelt Osseyran, “van de 156ste plaats naar plek 303.” China voerde de lijst sinds november vorig jaar aan, met een supercomputer die een pieksnelheid haalt van 2,5 petaflops (een petaflop is een biljard, ofwel een miljoen keer een miljard.)

“Die supercomputer verbaasde iedereen: ineens waren de Chinezen de snelste”, zegt Osseyran. Maar de Chinese overmacht was van korte duur. Deze maand is bekend geworden dat een supercomputer van Japanse makelij nóg sneller is dan de Chinese supercomputer. Het Japanse systeem heeft een piekcapaciteit van ruim 8 petaflops. Dat is drie keer sneller dan supercomputer uit China en meer dan honderd keer zo snel als die van SARA.

Lioen relativeert de trend naar steeds meer en meer rekenkracht: “Het is relatief eenvoudig om een supercomputer te bouwen die het goed doet in dit soort ranglijsten. Bij SARA hebben we ervoor gekozen ons geld uit te geven aan een gebalanceerd systeem. Naast voldoende rekenkracht, heeft onze computer ook voldoende geheugen, opslagruimte en netwerkcapaciteit.”

Toch zal ook SARA binnenkort een upgrade uitvoeren waardoor de supercomputer sneller wordt. “Het is net als met je laptop. Wat je vandaag koopt, is morgen alweer achterhaald”, zeg Lioen.

Als iedereen snel en veel kan rekenen, gaat het er niet meer om wie de meeste rekenkracht heeft, maar om wie die rekenkracht het best benut. SARA beheert de supercomputer daarom niet alleen, maar begeleidt ook de wetenschappers die erop willen werken. Lioen licht toe: “Het is bijvoorbeeld belangrijk om de programmaonderdelen net genoeg met elkaar te laten communiceren, zonder dat het uit de hand loopt. Anders is het alsof je honderd mensen zonder enige vorm van organisatie in een zaal stopt. Dan wordt er veel gepraat, maar gebeurt er niks.”

Lucas Brouwers