alexey345
Группа физиков из НИИЯФ МГУ провела расчеты сложных уравнений квантовой механики с помощью простого персонального компьютера
Для решения сложных уравнений квантовой механики, ученые из МГУ объединили мощности обычного персонального компьютера и графического процессора Nvidia, разработанного для игровых приставок. В итоге усовершенствованный персональный компьютер за 15 минут выполняет ту работу, на которую суперкомпьютер тратит 2-3 дня. При этом ученые обращают внимание, что процессор был не самый дорогой — из тех, что можно купить в магазине за 300-500 долларов. Такие графические процессоры существуют на рынке давно, однако только российские ученые решили использовать их для решения уравнений квантовой механики.
Квантовая физика для расчетов требует высокопроизводительных вычислительных систем
Уравнения, которые решали физики из Научно-исследовательского института ядерной физики МГУ (НИИЯФ МГУ), были сформулированы еще в 60-х гг. XX в. российским математиком Людвигом Фаддеевым. Они описывают процесс рассеяния нескольких квантовых частиц, представляя собой некий квантовомеханический аналог ньютоновой теории трех тел. Из-за невероятной сложности уравнения не поддавались исследователям до появления суперкомпьютеров. Однако суперкомпьютеры стоят дорого и не все лаборатории могут позволить себе работу на них. Ученые из НИИ ядерной физики МГУ придумали как оптимизировать процесс и решать подобные уравнения на персональном компьютере. При этом физики из НИИЯФ МГУ отмечают, что ПК справляется с задачей даже быстрее.
Для решения уравнений рассеяния нескольких квантовых частиц необходимо было создать «ядро» – двухмерную таблицу из десятков миллионов строк и столбцов. Каждая ячейка такой таблицы — это тоже сложные вычисления. Ученые же представили таблицу как экран с сотнями триллионов пикселей и построили ее с помощью графического процессора и софта Nvidia. Ученые написали собственные программы, разбили вычисления на 65 тысяч потоков и решили непростую задачу.
«Эта работа, на наш взгляд, открывает совершенно новые пути в анализе ядерных и резонансных химических реакций, — цитирует сайт НИИ ядерной физики МГУ слова Владимира Кукулина, заведующего лабораторией теории атомного ядра. — Она также может оказаться очень полезной для решения большого числа вычислительных задач в физике плазмы, электродинамике, геофизике, медицине и множестве других областей науки. Мы хотим организовать что-то наподобие учебных курсов, где исследователи самых разных научных направлений из периферийных университетов, не имеющие доступа к суперкомпьютерам, смогли бы научиться делать на своих ПК то же самое, что делаем мы».
Интересно и много народу ведется на эту "новость"? Появилась то она несколько месяцев назад и была с юмором встречена ИТ специалистами, но видно народу надо являть чудеса отечественной науки, а потому сойдет...
Проерка
Так понимаю, что мужикам удалось привести свою задачу к такому виду, чтобы её можно было решать на высокопроизводительном специализированном процессоре. Молодцы, конечно, но вряд ли таких задач бывает много, это всё же частный случай. Кстати, биткоины, кажется, тоже на графическом процессоре намного быстрее создаются.
более утвердительная постановка задачи, и только. причём тут суперкомпьютер.
Наконец то эта идея дошла до ученых МГУ! Ура!
> В итоге усовершенствованный персональный компьютер за 15 минут выполняет ту работу, на которую суперкомпьютер тратит 2-3 дня.
какой именно суперкомпьютер тратит на это 2-3 дня?
На Ваш повторный вопрос, дам повторный ответ ;)
Это хороший вопрос, с каким именно суперкомпьютером сравнивать, в статье это не указано, поэтому, можем только предположить, исходя из имеющейся информации.
В итоге усовершенствованный персональный компьютер за 15 минут выполняет ту работу, на которую суперкомпьютер тратит 2-3 дня.
Как мы видим, говориться, не о прошедшем, а настоящем времени, то есть, о современном суперкомпьютере. Мы знаем, что эти учёные из МГУ, а в МГУ есть собственный суперкомпьютер "Ломоносов". Теперь делаю логическое предположение, что именно на этом суперкомпьютере и делались расчёты, пока не придумали, как обойтись без него. Следовательно, сравнивают с ним. Таково предположение.
читаем про Ломоносов: После обновления в кластере используются гибридные блейд-системы TB2-TL на базе ускорителей NVIDIA Tesla X2070
то есть на своем персональном компьютере они посчитали с графической картой NVIDIA быстрее чем на Ломоносове с той же самой графической картой?
а вообще умейте искать первоисточники:
========================================
«Мы добились скорости, которая и присниться не может, — рассказал Владимир Кукулин. – Программа работает так, что 260 миллионов сложных интегралов на настольном компьютере она считает за три секунды. И никакого сравнения с суперкомпьютерами! Мой коллега из Тюбингенского университета, лаборатория которого занимается тем же, ведет расчеты с помощью суперкомпьютера BLUEGENE, что на самом деле очень дорогое удовольствие. И то, чего он добивается за двое-трое суток, мы делаем за 15 минут, не потратив ни копейки».
========================================
BLUEGENE соревнуется с настольным компьютером... мугахахаххаа.
Вот Вы и ответили сами на свой вопрос, это замечательно.
BLUEGENE соревнуется с настольным компьютером...
Найти информацию Вы смогли, так дело за малым: понять её. Нет никаких соревнований в мощности и производительности ПК и суперкомпьютера. Новость о другом. О том, что наши учёные придумали ДРУГОЙ МЕТОД расчёта, они придумали оптимизированный алгоритм расчётов, ниже в диалоге с wipwiper изложил своё виденье, как это было сделано.
В качестве иллюстрации разных методов расчёта, напомню легенду о маленьком мальчике, который надоедал учителю вопросами и чтобы надолго его занять, учитель озадачил мальца суммировать числа от 1 до 100. Только ответ последовал почти мгновенно... А мальчик вырос и стал великим немецким математиком. Звали его Карл Фридрих Гаусс.
> О том, что наши учёные придумали ДРУГОЙ МЕТОД расчёта,
осталось только дело за малым — показать что это ДРУГОЙ МЕТОД расчета достаточно точный
Осталось доказать, что другой метот расчета ( наверняка специализированный) нельзя применить на голубом гене
Хм . Гена голубой ? Может всё таки Джин ...
Все так думают! А Гена все-таки голубой!
ну и в дополнение — если этот метод расчета такой быстрый. то на суперкомпьютере BLUEGENE он будет считаться за 1 милисекунду вместо 15 минут на ПК
Весьма возможно, но это никто никогда не узнает, так как для решения целого ряда задач теперь отпадает необходимость использования весьма дорогого машинного времени суперкомпьютера.
в россии суперкомпьютеры простаивают а вы про дорогое время говорите
боже, про вычисления на ядрах CUDA видеокарт я улышал еще 5 лет назад!
Новсоть осколково что ли?
Новость в производительности. Ниже в комментариях привёл соображения по данному вопросу.
Собственно оверклокинг придуман давно, при должном охлаждении скорость системы возрастает в разы и эта новость совсем не новость.
Вы шутите? Какой оверклокинг позволит обычный ПК сделать быстрее суперкомпьютера в сотни раз быстрее?!! Вот, гляньте на производительность суперкомпютеров, хотя бы, на самый "хилый": ТOP-50. Только изменение методики решения задачи может позволить дать такой результат.
Решения задачи может быть как железным, так и программным: скажем их вычисления могут быть выполнены в виде программы написанной на ассемблере. Собственно их компьютер ничем не отличается от обычной ноды суперкомьютера и как он мог обойти целый суперкомп по железу я не представляю. В Вашей статей нет никакой конкретики, а хотелось бы.
Задача состоит в проведении расчетов сложных уравнений квантовой механики. Ваше предположение "Решения задачи может быть как железным..." неверно, скорее всего, Вы имели ввиду какую-то иную задачу, но это уже к обсуждаемому вопросу не имеет отношения.
Своё видение, каким образом простой ПК мог "обогнать" суперкомпьютер я изложил ниже (в диалоге с wipwiper).
> Какой оверклокинг позволит обычный ПК сделать быстрее суперкомпьютера в сотни раз быстрее?
быстрее какого именно суперкомпьютера?
Это хороший вопрос, с каким именно суперкомпьютером сравнивать, в статье это не указано, поэтому, можем только предположить, исходя из имеющейся информации.
В итоге усовершенствованный персональный компьютер за 15 минут выполняет ту работу, на которую суперкомпьютер тратит 2-3 дня.
Как мы видим, говориться, не о прошедшем, а настоящем времени, то есть, о современном суперкомпьютере. Мы знаем, что эти учёные из МГУ, а в МГУ есть собственный суперкомпьютер "Ломоносов". Теперь делаю логическое предположение, что именно на этом суперкомпьютере и делались расчёты, пока не придумали, как обойтись без него. Следовательно, сравнивают с ним. Таково предположение.
> Следовательно, сравнивают с ним. Таково предположение.
это всего лишь предположение. даже если они считали что то на суперкомпьюетер Ломоносов вы даже предположить не можете сколько им узлов выделили для их расчета. не весь же "Ломоносов"
Ломоносов оборужован NVIDIA Tesla X2070
> Только изменение методики решения задачи может позволить дать такой результат.
Да что вы пишите такое... какой еще методики? про ожидаемый прирост производительности от использования CUDA известно еще в 2008 было. Народ использовал, но не писал об этом как о каком-то чуде
ПЯТЬ?! А до этого вы спали что-ли?
тот случай, когда в коментах интереснее, чем в статье... )
Математика такое дело, можно уменьшить точность и решить меньшими усилиями...
Тут другая ситуация, точность выбрана достаточная для решения задачи, что в случае суперкомпьютера, что здесь.
Идея использования графического процессора в качестве математического сопроцессора не нова, таким образом можно убыстрить расчёты в несколько раз. Но в данном случае убыстрение произошло на несколько порядков!!! Насколько я понял, они решили задачу не математическим, а графическим методом.
Задача решается при любой точности, только результат может отличатся))))
Метод тут в обоих случаях математический, и суперкомпутеры с графическими ускорителями тоже не новость, тут упор на малую требовательность алгоритма, скорее всего из за упрощения.
Задача решается при любой точности, только результат может отличатся))))
Видите ли в чём дело, в данном случае задача состоит в математическом моделировании физического процесса. Таким образом, достаточной точностью будет та, когда результат математического расчёта совпадёт с результатом проведённого физического опыта. В статье говориться: "Из-за невероятной сложности уравнения не поддавались исследователям до появления суперкомпьютеров". То есть, о снижении точности речь не идёт, ведь почему-то до появления суперкомпьютеров никому в голову не приходило снижать точность расчётов, спрашивается почему? Ответ понятен: это невозможно, так как результат не совпадёт с результатом опыта.
Решали именно графическим методом, создали виртуальный экран ("ядро") в "сотни триллионов пикселей", а далее рисовали "с помощью графического процессора и софта Nvidia". Графический процессор великолепно и очень быстро рисует векторную графику. Но такой огромны экран графический процессор не потянет, поэтому пришлось его разбить на 65 тысяч кусков, на каждый выделили отдельный поток вычислений графического процессора. Идея гениальная.
Физитечких опытов подобного рода ещё долго не будет, если вообще будут, пока только математическая модель имеется. Упрощать формулы можно, но нужно доказать (иногда доказательства достаточно сложны), что степень снижения точности предсказуемо влияет на результат, не делает его ничтожным.
Я Вас, возможно, удивлю, "графическая" визуализация никак не влияет на математическую составляющую))) Использовались таки универсальные шейдеры, аппаратные блоки вывод пикселей не имеют расчётных возможностей)))
Скажите мне, Киса, как программист программисту, вы код писать умеете? (с)
;)
"Уравнения ... были сформулированы еще в 60-х гг. Они описывают процесс рассеяния нескольких квантовых частиц, представляя собой некий квантовомеханический аналог ньютоновой теории трех тел."
Удивлён Вашему категорическому заявлению: "Физитечких опытов подобного рода ещё долго не будет". Судя по информации в статье, опыты элементарны, не сложнее опыта Резерфорда, но считать сложно. Там же сказано: "квантовомеханический аналог ньютоновой теории трех тел".
Кроме того, я не понимаю, откуда у Вас взялась идея о сниженной степени точности вычисления, в статье даётся другая информация: "В итоге усовершенствованный персональный компьютер за 15 минут выполняет ту работу, на которую суперкомпьютер тратит 2-3 дня." Здесь говорится о ТОЙ ЖЕ САМОЙ работе, а не упрощённой.
Про какие "аппаратные блоки вывод пикселей" Вы говорите? Причём тут ВЫВОД пикселей? Графический процессор обрабатывает информацию (как и любой иной процессор), находящуюся в оперативке, которая выделена в виде графической памяти. Я не знаю СКОЛЬКО её требуется, ведь нет информации сколько бит отведено на пиксел, не важно, проблему эту решили, недостатка в памяти нет — и хорошо. Графический процессор выполняет ту работу, на которую заточен. Он не работает, как математический сопроцессор для центрального процессора, а именно сам полностью выполняет работу — только таким образом можно было добиться сумасшедшей производительности.
Элементарность описания не определяет элементарность опыта))))
Не расшифрован термин суперкомпьютер, если это громадина прошлого века, имеющая производительность современного смартфона, это одно, если это что то более новое, притом по факту использующая ускорители на базе графических чипов, то сравнивать производительность можно только ради смеха, и да, действительно, сумасшедшего смеха)))) Не так уж и производительны графические чипы, особенно по сравнению с векторными расширениями современных процев)))
Ой, конечно, всё так, всё так.
То то и оно))))
че за оно?
Facepalm... иначе и не скажешь (честно своровано из ответа ниже)
> Но такой огромны экран графический процессор не потянет, поэтому пришлось его разбить на 65 тысяч кусков, на каждый выделили отдельный поток вычислений графического процессора. Идея гениальная.
Facepalm... иначе и не скажешь
> Но в данном случае убыстрение произошло на несколько порядков!!!
ну да. если использовать CUDA на определенных задачах убыстрение будет на несколько порядков. это для вас новость?
А если не использовать универсальную КУДА а замутить заточенную под свои нужды библиотеку, ещё 1-2 процента отжать можно, а то и больше...