ญี่ปุ่นกำลังเริ่มต้นการเดินทางอันทะเยอทะยานเพื่อกอบกู้ความเป็นผู้นำในด้านการประมวลผลประสิทธิภาพสูงด้วยการประกาศ FugakuNEXT ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ปฏิวัติวงการที่สัญญาว่าจะสร้างความก้าวหน้าใหม่ทั้งในด้านพลังการประมวลผลและการบูรณาการปัญญาประดิษฐ์ โครงการแห่งยุคใหม่นี้แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในกลยุทธ์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของญี่ปุ่น โดยเป็นครั้งแรกที่ประเทศนี้จะรวม GPU เป็นองค์ประกอบหลักในระบบเรือธงของตน
 |
|---|
| แสดงให้เห็นวิวัฒนาการของซูเปอร์คอมพิวเตอร์จาก " K computer " ไปสู่ " FugakuNEXT " และผลกระทบต่อประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน |
ความร่วมมือทางประวัติศาสตร์ระหว่างนวัตกรรมญี่ปุ่นและเทคโนโลยีอเมริกัน
โครงการ FugakuNEXT ซึ่งประกาศอย่างเป็นทางการในพิธีที่ Tokyo เมื่อวันที่ 22 สิงหาคม ได้รวบรวมผู้เล่นสำคัญสามรายในความร่วมมือที่ไม่เคยมีมาก่อน RIKEN สถาบันวิจัยชั้นนำของญี่ปุ่น ได้ร่วมมือกับยักษ์ใหญ่เทคโนโลยีในประเทศอย่าง Fujitsu และผู้นำ GPU ของอเมริกาอย่าง Nvidia เพื่อสร้างสิ่งที่อาจกลายเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับ zetta-scale เครื่องแรกของโลก ความร่วมมือนี้แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงเชิงกลยุทธ์จากแนวทางดั้งเดิมของญี่ปุ่นที่พึ่งพาเทคโนโลยี CPU ในประเทศเพียงอย่างเดียว ส่งสัญญาณถึงยุคใหม่ของความร่วมมือระหว่างประเทศในการพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์
คู่ความร่วมมือในโครงการและเทคโนโลยี
- สถาบันวิจัย: RIKEN (ญี่ปุ่น)
- การพัฒนา CPU: โปรเซสเซอร์ Fujitsu MONAKA-X
- เทคโนโลยี GPU: Nvidia GPUs พร้อมการเชื่อมต่อ NVLink Fusion
- ซอฟต์แวร์สแตก: ไลบรารี CUDA-X , TensorRT , NeMo
- สถานที่ตั้ง: วิทยาเขต RIKEN Kobe , Port Island , ญี่ปุ่น
เป้าหมายประสิทธิภาพที่ทะเยอทะยานภายใต้ข้อจำกัดพลังงานเดิม
ข้อกำหนดทางเทคนิคของ FugakuNEXT นั้นไม่มีอะไรที่จะต้องมาอธิบายมากมายนอกจากว่ามันพิเศษเหนือธรรมดา ระบบนี้ได้รับการออกแบบให้ส่งมอบการเพิ่มประสิทธิภาพฮาร์ดแวร์ดิบถึงห้าเท่าเมื่อเปรียบเทียบกับรุ่นก่อนหน้า Fugaku ขณะเดียวกันก็บรรลุการปรับปรุงประสิทธิภาพแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริงถึงร้อยเท่าผ่านการปรับปรุงซอฟต์แวร์ขั้นสูง การปรับปรุงเหล่านี้รวมถึงการประมวลผลแบบ mixed-precision และ physics-informed neural networks เทคโนโลยีที่สัญญาว่าจะปฏิวัติวิธีการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ ที่น่าประทับใจที่สุดคือการเพิ่มประสิทธิภาพมหาศาลเหล่านี้จะบรรลุได้ภายในกรอบพลังงาน 40 เมกะวัตต์เดียวกันที่ขับเคลื่อน Fugaku ในปัจจุบัน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นในด้านประสิทธิภาพพลังงานที่กำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ยั่งยืน
ข้อมูลจำเพาะด้านประสิทธิภาพหลัก
- ประสิทธิภาพสูงสุด: ~600 exaFLOPS (ความแม่นยำแบบ FP8 sparse)
- การเพิ่มขึ้นของประสิทธิภาพฮาร์ดแวร์: เพิ่มขึ้น 5 เท่าเมื่อเทียบกับ Fugaku
- ประสิทธิภาพการใช้งานจริง: ปรับปรุงดีขึ้น 100 เท่าเมื่อเทียบกับระบบปัจจุบัน
- การใช้พลังงาน: 40 เมกะวัตต์ (เท่ากับ Fugaku)
- วันที่เป้าหมายในการเริ่มใช้งาน: ~ปี 2030
สถาปัตยกรรมปฏิวัติที่ผสมผสานเทคโนโลยี CPU และ GPU
หัวใจของ FugakuNEXT ประกอบด้วยสถาปัตยกรรมแบบไฮบริดที่ผสมผสาน CPU MONAKA-X ที่พัฒนาใหม่ของ Fujitsu กับเทคโนโลยี GPU ล้ำสมัยของ Nvidia การบูรณาการนี้ได้รับการสนับสนุนโดย NVLink Fusion การเชื่อมต่อแบนด์วิดท์สูงที่สร้างการสื่อสารที่ราบรื่นระหว่างส่วนประกอบ CPU และ GPU แนวทางสถาปัตยกรรมนี้ช่วยให้ระบบเป็นเลิศได้ทั้งในการจำลองการประมวลผลประสิทธิภาพสูงแบบดั้งเดิมและปริมาณงาน AI รุ่นใหม่ ซึ่งสะท้อนถึงการบรรจบกันที่เพิ่มขึ้นของกระบวนทัศน์การประมวลผลทั้งสองแบบนี้ การคาดการณ์เบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าระบบอาจบรรลุประสิทธิภาพสูงสุดประมาณ 600 exaFLOPS ในความแม่นยำแบบ FP8 sparse ทำให้มันเป็นผู้สมัครที่แข็งแกร่งสำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับ zetta-scale เครื่องแรกของโลก
ระบบนิเวศซอฟต์แวร์ที่ครอบคลุมสำหรับวิทยาศาสตร์ที่ขับเคลื่อนด้วย AI
นอกเหนือจากข้อกำหนดฮาร์ดแวร์ที่น่าประทับใจแล้ว FugakuNEXT จะมีซอฟต์แวร์สแต็กที่สมบูรณ์ของ Nvidia ซึ่งจะเปลี่ยนมันให้เป็นแพลตฟอร์ม AI-HPC แบบบูรณาการ ระบบจะรวมถึงไลบรารี CUDA-X สำหรับการจำลองควอนตัมและวิทยาศาสตร์ข้อมูล TensorRT สำหรับการปรับปรุงการอนุมาน และ NeMo สำหรับการฝึกอบรมโมเดลภาษาขนาดใหญ่ ระบบนิเวศซอฟต์แวร์ที่ครอบคลุมนี้ได้รับการออกแบบเพื่อสนับสนุนสิ่งที่ RIKEN เรียกว่า AI for Science แนวทางที่ทำให้กระบวนการวิจัยต่างๆ เป็นอัตโนมัติตั้งแต่การสร้างสมมติฐานไปจนถึงการจำลองการทดลองและการตรวจสอบ เป้าหมายคือการเร่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ในสาขาต่างๆ ที่หลากหลาย รวมถึงการสร้างแบบจำลองสภาพอากาศ การพัฒนายา ความยืดหยุ่นต่อภัยพิบัติ และการผลิตขั้นสูง
 |
|---|
| แสดงกระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพในการออกแบบยานยนต์ผ่านวิธีการคำนวณขั้นสูงและ AI ที่เกี่ยวข้องกับระบบนิเวศซอฟต์แวร์ของ FugakuNEXT |
การลงทุนเชิงกลยุทธ์ในอนาคตทางเทคโนโลยีของญี่ปุ่น
ความมุ่งมั่นทางการเงินต่อ FugakuNEXT สะท้อนถึงความสำคัญเชิงกลยุทธ์ต่ออธิปไตยทางเทคโนโลยีของญี่ปุ่น ด้วยงบประมาณการพัฒนาที่เกิน 110 พันล้านเยนญี่ปุ่น (740 ล้านดอลลาร์สหรัฐ) โครงการนี้แสดงถึงหนึ่งในการลงทุนที่ใหญ่ที่สุดในโครงสร้างพื้นฐานซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา รัฐบาลญี่ปุ่นมองว่าความคิดริเริ่มนี้มีความจำเป็นสำหรับการเสริมสร้างเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศขณะเดียวกันก็วางตำแหน่งญี่ปุ่นให้เป็นผู้นำระดับโลกในด้านนวัตกรรม AI และ HPC Satoshi Matsuoka ผู้อำนวยการศูนย์วิทยาศาสตร์การคำนวณของ RIKEN อธิบายว่าความร่วมมือกับ Nvidia เป็นการเคลื่อนไหวเชิงกลยุทธ์ครั้งสำคัญที่จะเสริมสร้างความสามารถของญี่ปุ่นขณะเดียวกันก็ส่งเสริมการนำเทคโนโลยี CPU ของญี่ปุ่นไปใช้ทั่วโลก
งบประมาณและกรอบเวลา
- งบประมาณทั้งหมด: เยน 110+ พันล้าน (ดอลลาร์สหรัฐ 740+ ล้าน)
- การออกแบบเสร็จสิ้น: ต้นปีงบประมาณ 2026
- การติดตั้งระบบ: ประมาณปี 2030
- ระบบก่อนหน้า: Earth Simulator (2002), K computer (2011), Fugaku (2020)
ไทม์ไลน์และความคาดหวังผลกระทบระดับโลก
FugakuNEXT มีกำหนดเปิดใช้งานประมาณปี 2030 ที่วิทยาเขต Kobe ของ RIKEN บน Port Island โดยสืบต่อประเพณีซูเปอร์คอมพิวเตอร์เรือธงของญี่ปุ่นที่รวมถึง Earth Simulator (2002) คอมพิวเตอร์ K (2011) และระบบ Fugaku ปัจจุบัน การออกแบบพื้นฐานคาดว่าจะเสร็จสิ้นภายในต้นปีงบประมาณ 2026 โดยมีความร่วมมือระหว่างประเทศขับเคลื่อนการพัฒนารายละเอียดและการสร้างซอฟต์แวร์ร่วมกัน แผนการรวมถึงการสร้างระบบนิเวศคลาวด์แบบเปิดที่ซอฟต์แวร์ โมเดล AI และแอปพลิเคชันสามารถถูกปรับใช้และทดสอบก่อนการนำไปใช้งานเต็มรูปแบบ หากประสบความสำเร็จ FugakuNEXT อาจกำหนดบทบาทใหม่ของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับชาติในการกำหนดทั้งการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และความก้าวหน้าของสังคม โดยสร้างมาตรฐานใหม่สำหรับการบูรณาการเทคโนโลยี HPC และ AI ในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน