Министерство науки и высшего образования РФ заявило о создании в Московском государственном техническом университете (МГТУ) им. Н.Э.Баумана первых в мире микропроцессора и суперкомпьютера, где на аппаратном уровне реализован набор команд дискретной математики DISC (Discrete Mathematics Instruction Set computer).
Суперкомпьютер под названием Тераграф создан для хранения и обработки графов сверхбольшой размерности. Устройство будет применяться для:
-
моделирования биологических систем;
-
анализа финансовых потоков в режиме реального времени;
-
хранения знаний в системах искусственного интеллекта и в других прикладных задачах;
-
большинства важных вычислительных задач, которые требуют хранения и обработки огромных массивов дискретной информации.
Для эффективной и параллельной обработки множеств в МГТУ им. Баумана разработали уникальный микропроцессор Леонард Эйлер или Leonhard. Микропроцессор назван по имени швейцарского, прусского и российского математика и механика, внёсшего фундаментальный вклад в развитие данных наук, а также физики, астрономии и ряда прикладных наук. Микропроцессор Leonhard содержит 24 специализированных гетерогенных ядра DISC Lnh64. Он берет на себя часть вычислительной нагрузки, с которой плохо справляются универсальные арифметические микропроцессоры (например, Intel или ARM) или графические ускорители.
«Результаты выполнения команд обработки множеств или графов из микропроцессора Леонард Эйлер направляются в хост-систему для дальнейшего использования в ходе вычислительного процесса. Микропроцессор Леонард Эйлер занимает в 200 раз меньше ресурсов кристалла, чем один микропроцессор семейства Intel Xeon, потребляя при этом в 10 раз меньше энергии. При сравнительно малой тактовой частоте порядка 200 МГц производительность микропроцессора Леонард Эйлер существенно превосходит производительность микропроцессоров семейства Intel Xeon (3 ГГц). Это достигается за счет параллелизма при обработке сложных моделей данных, что позволяет ему обрабатывать до 120 миллионов вершин графов в секунду.»
На основе описанных многоядерных микропроцессоров Leonhard ученые построили суперкомпьютер Тераграф. Он может обрабатывать графы сверхбольшой размерности до одного триллиона вершин (1012).
«Набор команд нашего процессора состоит из таких действий, как добавление элементов в множество, поиск во множестве, пересечение множеств, поиск ближайшего и ряда других операций. Мы создали процессорное устройство, которое оперирует огромными множествами, например, содержащими миллиарды числовых ключей. И с помощью одной-единственной команды пересечения мы, к примеру, можем создать новое множество, являющееся результатом пересечения двух исходных множеств».
Используя способность сохранять информацию о различных объектах и явлениях, а также учитывать связи между ними, графы знаний могут использоваться при анализе больших данных в биоинформатике, медицине, системах безопасности городов, компьютерных сетях, финансовом секторе, при контроле сложного промышленного производства, для анализа информации социальных сетей и во многих других областях.
Также на сайте Минобрнауки говорится о важности аппаратной поддержки дискретной математики, так как большинство вычислительных задач являются дискретными по своей сути и требуют обработки множеств чисел: различные задачи оптимизации, задачи на графах, задачи машинного обучения. Арифметическая обработка также важна, например, в сравнении чисел, но она составляет лишь малую часть действий в алгоритмах оптимизации. Основное время современные вычислительные системы тратят на поиск информации, перебор элементов множеств и так далее.
Исследователи утверждают, что Leonhard спроектирован под задачи дискретной оптимизации и работает быстрее универсальных микропроцессоров, рассчитанных на арифметическую обработку, а еще потребляет меньше электроэнергии.
Автор: IgnatChuker / habr.com
Заглавное фото из открытых источников
