Суперкомпьютеры (мировой рынок)

Основные статьи:

• Суперкомпьютеры
• Рейтинг суперкомпьютеров мира Top500

• Суперкомпьютеры (рынок России)
• Рейтинг суперкомпьютеров России и СНГ Top50

• Суперкомпьютеры (операционные системы)

2023

Объем мирового рынка суперкомпьютеров за год вырос на 12%, до $9,9 млрд

В 2023 году затраты на глобальном рынке суперкомпьютеров составили около $9,9 млрд. Для сравнения, годом ранее расходы оценивались в $8,9 млрд. Таким образом, рост оказался на уровне 12%. Одним из ключевых драйверов отрасли является стремительное развитие искусственного интеллекта. Анализ рынка приводится в материале Market Research Future, опубликованном в середине ноября 2024 года.

Авторы отчета отмечают, что экономический потенциал данных становится все более очевидным. Однако для анализа колоссальных массивов информации требуются огромные аппаратные ресурсы: это стимулирует потребность в системах высокопроизводительных вычислений (НРС). Суперкомпьютеры помогают в решении наиболее сложных задач, включая разработку новых материалов, поиск перспективных лекарственных препаратов, моделирование климата и изучение Вселенной. Кроме того, суперкомпьютеры применяются для борьбы с мошенничеством в режиме реального времени. В отчете говорится, что НРС-системы необходимы для обеспечения экономической безопасности и улучшения конкурентоспособности государств на мировой арене.

Периферийные вычисления являются еще одним драйвером рассматриваемой отрасли. Это концепция развертывания вычислительных мощностей непосредственно в месте получения данных. Системы периферийных вычислений позволяют значительно повысить производительность приложений, сократить требования к пропускной способности каналов связи и оперативно извлекать информацию в режиме реального времени. Нагрузка на суперкомпьютеры постоянно растет в свете появления новых ИИ-сервисов: для поддержания работы таких приложений компаниям приходится расширять вычислительные мощности.

Технологические достижения также являются одной из основных движущих сил на рынке суперкомпьютеров. Постоянные инновации в области аппаратного обеспечения, такого как процессоры, память и технологии хранения данных, позволяют разрабатывать более мощные и эффективные системы.

С другой стороны, существуют определенные сдерживающие факторы. Высокая первоначальная стоимость суперкомпьютерных систем названа основным препятствием для расширения НРС-рынка. Кроме того, из-за высокого спроса на оборудование со стороны гиперскейлеров и операторов облачных платформ может наблюдаться дефицит определенных компонентов, таких как высокопроизводительные ИИ-ускорители на основе графических процессоров.

Среди ключевых игроков глобального рынка суперкомпьютеров аналитики Market Research Future называют:

• Nvidia;
• NEC;
• Lenovo;
• Intel;
• IBM;
• HPE;
• Fujitsu;
• Dwave;
• Honeywell;
• Dell;
• Cisco;
• Atos;
• AMD.

Отмечается, что с географической точки зрения Азиатско-Тихоокеанский регион демонстрирует самые высокие темпы роста. Значительный вклад вносят китайские предприятия, которые на фоне санкций со стороны США занимаются проектированием собственных суперкомпьютерных систем на основе локально созданного программного и аппаратного обеспечения. Вместе с тем многие НРС-комплексы базируются в Северной Америке. Кроме того, суперкомпьютерная отрасль активно развивается в европейских странах.

По итогам 2024 года выручка в рассматриваемом сегменте, как ожидается, превысит рубеж в $10 млрд. Аналитики Market Research Future полагают, что в дальнейшем среднегодовой темп роста в сложных процентах (показатель CAGR) составит 11,5%. В результате, к 2032 году затраты в глобальном масштабе могут увеличиться до $23,7 млрд. При этом растущее использование аналитики больших данных станет ключевым драйвером сектора.^[1]

Расходы на ИИ-решения для суперкомпьютеров в мире за год выросли на 20% до $4,64 млрд

В 2023 году затраты на ИИ-решения для суперкомпьютеров в глобальном масштабе достигли $4,64 млрд. Это примерно на 20% больше по сравнению с 2022-м, когда расходы составляли $3,89 млрд. Отрасль демонстрирует значительный рост на фоне стремительного внедрения приложений и сервисов на основе искусственного интеллекта, а также благодаря увеличивающейся потребности в высокопроизводительных вычислениях (HPC). Показатели по мировому рынку в начале сентября 2024 года обнародовала компания Market Research Future.

Авторы отчета указывают на то, что ИИ-технологии все активнее используются компаниями и организациями для автоматизации задач, принятия обоснованных решений и получения конкурентных преимуществ. Это увеличивает нагрузку на аппаратные платформы, что порождает дополнительный спрос на ИИ-решения для суперкомпьютеров. Другим важным фактором расширения рынка назван быстрый прогресс в алгоритмах и оборудовании ИИ: такие платформы становятся более точными и эффективными, что открывает новые возможности для предприятий. Кроме того, развертыванию нейронных сетей способствует появление специализированных аппаратных решений, в частности, тензорных процессоров. Еще один фактор роста — правительственные инициативы: различные государственные структуры по всему миру осознают потенциал ИИ и инвестируют большие средства в соответствующие исследования, разработки и инфраструктуру.

Глобальная отрасль ИИ-решений для суперкомпьютеров сегментирована на аппаратные изделия, программное обеспечение и сервисы. По итогам 2023 года затраты в этих областях составили соответственно $2,56 млрд, $1,42 млрд и $0,66 млрд. ИИ-оборудование активно приобретают гиперскейлеры и операторы крупных центров обработки данных. Речь идет, в частности, о мощных ускорителях на основе графических процессоров (GPU) и специализированных акселераторах.

По модели развертывания рынок сегментирован на локальные, облачные и гибридные решения. К 2024 году локальный сектор обеспечивает более 60% от общей выручки. В то же время облачный сегмент показывает самые высокие темпы роста, поскольку свои нагрузки на такие площадки переносят все больше организаций. Гибридный сегмент также демонстрирует положительную динамику, обусловленную тем, что компании объединяют локальные ресурсы с облачными сервисами. Среди основных сфер применения ИИ-решений для суперкомпьютеров выделяются здравоохранение, производство, финансовые услуги, розничная торговля и транспорт. В 2023 году наибольшую выручку обеспечили крупные предприятия благодаря значительным бюджетам на исследования и разработки, а также из-за потребности в решениях HPC. Вместе с тем сектор малого и среднего бизнеса растет более высокими темпами.

На Северную Америку в 2023 году пришлась наибольшая доля затрат — примерно 35,4%: это объясняется наличием передовой технологической инфраструктуры и сосредоточением основных игроков. Далее с точки зрения затрат следует Европа, а замыкает тройку Азиатско-Тихоокеанский регион, который показывает самые высокие темпы роста. Значимыми игроками отрасли названы Google, Cray, AMD, Dell Technologies, Fujitsu, HPE, Atos, Cisco, IBM, Lenovo, Intel, Sugon, Inspur, Nvidia и NEC.

По итогам 2024 года выручка на рассматриваемом рынке оценивается в $5,53 млрд. Аналитики Market Research Future прогнозируют, что в дальнейшем среднегодовой темп роста в сложных процентах (показатель CAGR) составит 19,18%. В результате, к 2032 году затраты на ИИ-решения для суперкомпьютеров в глобальном масштабе достигнут $22,5 млрд.^[2]

2020: Самое низкое число новых мощных суперкомпьютеров с 1993 года

16 ноября был опубликован новый список топ-15 мощнейших суперкомпьютеров мира, который обновляется два раза в год. Первое место в нем второй раз подряд занял японский суперкомпьютер «Фугаку», заявленная реальная производительность которого составляет 442 Пфлопс, а пиковая – около 537 Пфлопс. Машина установлена в Центре вычислительных наук RIKEN.

Остальные участники первой десятки следуют за ним с большим отрывом по мощности. Так, реальная производительность суперкомпьютера Окриджской национальной лаборатории США, занимающего вторую строчку списка, составляет – 148,6 Пфлопс, пиковая – около 200,8 Пфлопс.

Представленный в топ-10 немецкий суперкомпьютер, установленный в Юлихском исследовательском центре, и суперкомпьютер, созданный в Saudi Aramco, национальной нефтяной компании Саудовской Аравии, являются новичками в списке.

Составители ранкинга констатируют, что, хотя в первой десятке систем на этот раз оказались два новых суперкомпьютера, общее число новых систем в списке оказалось самым низким с начала его истории в 1993 году. С чем это связано, они не поясняют, но, вероятно, здесь не обошлось без влияния эпидемии новой коронавирусной инфекции.

Помимо Японии и США, в первой десятке присутствуют системы из Китая, Германии, Италии и Саудовской Аравии.

По числу систем во всем списке лидируют Китай и США, между которыми развернулась серьезная суперкомпьютерная гонка: из этих стран в ранкинге присутствуют 212 и 113 суперкомпьютеров соответственно. Причем в Департаменте энергетики США неоднократно заявляли, что их страна обязательно должна выиграть эту гонку: «тот, кто лидирует в мире в области высокопроизводительных вычислений, будет иметь огромное конкурентное преимущество во всех секторах экономики».

Около 63% всех систем ноябрьского списка задействованы в сфере исследований, указано в сводной статистике.

В ранкинге присутствуют две российских системы: суперкомпьютер «Кристофари» Сбербанка, реальная производительность которого составляет около 6,7 Пфлопс, и суперкомпьютер «Ломоносов-2» МГУ мощностью около 2,5 Пфлопс. Они занимают в списке 40-е и 158-е места соответственно.

Последние несколько лет Россия присутствует в списке с 2-5 системами. Год назад от страны было три системы в списке за счет суперкомпьютера Росгидромета, реальная мощность которого – 1,29 Пфлопс. В ноябре 2020-го этого оказалось недостаточно для вхождения в ранкинг: пороговое значение с тех пор подросло и составило 1,32 Пфлопс.

В феврале 2020-го президент Владимир Путин ставил правительству задачу представить предложения по увеличению мощности российских суперкомпьютерных центров, которые потом должны включить в национальный проект «Наука» и национальную программу «Цифровая экономика». А весной 2020-го по российские ученые вместе с Минобрнауки подготовили концепцию суперкомпьютерной инфраструктуры в стране. Однако по состоянию на конец года стратегия развития этого направления остается неясной.

2018

Lenovo стала крупнейшим в мире производителем суперкомпьютеров

В июне 2018 года Lenovo стала крупнейшим в мире производителем суперкомпьютеров. Такой статус китайская компания получила вследствие того, что ее системы заняли больше всего мест в рейтинге Top500. Подробнее здесь.

Больше всего в списке Top500 — систем производства Lenovo

Европа инвестирует 1 млрд евро в суперкомпьютеры

11 января 2017 года Еврокомиссия (ЕК) сообщила о планах потратить 1 млрд евро на развитие суперкомпьютеров. Эти инвестиции указывают на попытки Европы догнать Китай, США и Японию, которые доминируют в части разработки высокопроизводительных вычислительных комплексов, передает агентство Bloomberg.

Проект предполагает развитие финансовой и юридической структуры EuroHPC, в рамках которой в ЕС будет разворачиваться инфраструктура расчетов высокой степени эффективности. EuroHPC будет также поддерживать программу исследований и инноваций с целью развития технологий и информационной техники, а также программного обеспечения для суперкомпьютеров.

Европа инвестирует 1 млрд евро в суперкомпьютеры в попытке догнать Китай, США и Японию

Посредством проекта EuroHPC мы хотим предоставить европейским исследователям и компаниям ведущие суперкомпьютерные мощности к 2020 году для разработки таких технологий, как искусственный интеллект, а также для создания повседневных приложений будущего в таких областях, как здравоохранение, безопасность и инженерия, — говорится в сообщении Еврокомиссии.

Предполагается, что ЕК инвестирует в развитие суперкомпьютеров около 486 млн евро. Примерно столько же вложат страны-члены ЕС. Кроме того, к инициативе могут присоединиться компании и внести свой «взнос в неденежной форме».

По планам ЕК, инфраструктура суперкомпьютеров не только создаст новые рабочие места в ЕС, но и позволит государствам эффективнее сохранять энергию и бороться с изменением климата.

Цель проекта — к 2020 году развернуть в Европе два суперкомпьютера мирового уровня с производительностью не менее 100 миллионов миллиардов вычислений в секунду, а также более двух систем среднего уровня, способных производить десятки миллионов миллиардов вычислений в секунду. В ЕК эту инициативу назвали «критически важной для конкурентоспособности ЕС и независимости в экономике данных».

К началу 2018 года два самых мощных суперкомпьютера находятся в Китае. Кроме того, в десятку лидеров входят в основном системы из Японии и США.^[3]

2017

Исторический этап: Как изменились принципы построения крупнейших суперкомпьютеров

Новое поколение суперкомпьютеров, ориентированных на работу с большими данными и искусственным интеллектом, создается по принципам, существенно отличающимся от тех, которые закладывались в высокопроизводительные кластерные системы вплоть до 2017 года.

Подробно в обзоре TAdviser: Суперкомпьютеры для искусственного интеллекта (AI supercomputers)

IBM, Intel, Cray выдадут из казны четверть миллиарда долларов

Министр энергетики США Рик Перри (Rick Perry) обнародовал планы правительства по инвестированию $258 млн в создание эксафлопсных суперкомпьютеров (компьютеров с производительностью более 1 тыс. Пфлопс или более 1018 операций с плавающей запятой в секунду)^[4].

В рамках программы PathForward планируется распределить эти средства между шестью ведущими мировыми технологическими компаниями, спонсируя их разработки. Как пишет Digital Trends, в списке претендентов на господдержку сейчас значатся шесть компаний - AMD, Cray Inc. (специализируется на разработке суперкомпьютеров, входит в состав Tera Computer), Hewlett Packard Enterprise, IBM, Intel и Nvidia.

Распределение средств будет вестись через специальное подразделение минэнергетики - Exascale Computing Project. Финансы будут выделяться на каждую компанию-участника в течение трех лет, объем выделяемых средств не должен превышать 40% от общей стоимости разрабатываемого компанией проекта.

Планируется финансирование исследований, в первую очередь, в трех ключевых областях: аппаратные технологии, технологии программирования и разработка приложений. По расчетам американских чиновников, итогом инвестиций должна стать разработка эксафлопсного компьютера к 2021 г.

Смотрите также Nvidia получит финансирование от Министерства энергетики США на HPC

2015: Запрет на вывоз из КНР супер-ПК мощностью от 8 терафлопс

В начале августа 2015 года стало известно об ограничениях, наложенных китайскими властями на экспорт суперкомпьютеров по соображениям национальной безопасности.

Как сообщает Reuters со ссылкой на государственное информационное агентство «Синьхуа», с 15 августа 2015 года из КНР будет запрещено вывозить компьютерные системы вычислительной мощностью более 8 терафлопс, которая примерно соответствует производительности четырех игровых консолей Sony PlayStation 4. Для сравнения, китайский суперкомпьютер Tianhe-2, который к августу 2015 года считается самым мощным в мире, способен обрабатывать 34 трлн операций в секунду (34 терафлопс).

В Китае запретили экспорт мощных компьютеров и высокотехнологичных дронов по соображениям национальной безопасности

Компании, поставляющие мощные компьютеры за рубеж, должны будут получать специальные лицензии, в которых прописаны новые требования к экспортируемому оборудованию.

Ограничения на вывоз вычислительных решений в Китае последовали после того, как США наложили ряд запретов на использование китайских ИТ-продуктов американскими компаниями. Кроме того, в апреле 2015 года власти США ввели эмбарго на поставки технологий Intel китайским фирмам, обеспечивающим работу Tianhe-2.

Помимо суперкомпьютеров, в Китае запретили экспорт беспилотных летательных аппаратов. С середины августа 2015 года из Поднебесной нельзя будет вывозить дронов, способных в условиях порывистого ветра подниматься на высоту более 15 тыс. метров и летать более одного часа. Это не касается потребительских беспилотников, имеющих невысокую дальность полета.

В Китае опасаются, что управляемые дистанционно высокотехнологичные летательные аппараты попадут в руки террористов. Еще одной причиной ограничения вывоза дронов является защита прав на интеллектуальную собственность.^[5]

По мнению аналитика Forrester Research Гэнэ Цао (Gene Cao), запрет на экспорт суперкомпьютеров подтверждает мировое лидерство Китая в производстве этого вида вычислительной техники и имеет большое значение для отрасли.

2013: Рынок HPC достигнет $14 млрд в 2015 году - IDC

В марте 2013 года аналитики IDC прогнозировали, что в 2011—2016 гг. рынок HPC в целом вырастет на 7,3% и в 2015 г. его объем превысит $14 млрд.

2012

Продажи HPC-серверов - $11,6 млрд, рост - 7%

В 2012 г. суперкомпьютеры способствовали получению рекордных доходов на рынке высокопроизводительных вычислений (high-performance computing, HPC), когда компании и страны всего мира обратились к этим мощным системам в надежде получить вычислительные и экономические преимущества, утверждают аналитики IDC.

Согласно опубликованным 21 марта 2013 года данным IDC, в 2012 году доходы от продажи серверов для HPC увеличились на 7,7% и достигли 11,6 млрд. долл. по сравнению с 10,3 млрд. долл. в 2011 г. Это произошло вопреки снижению продаж в штучном выражении на 6,8%, что свидетельствует о росте средней продажной цены, считают аналитики.

Это во многом можно отнести на счет спроса на суперкомпьютеры, которые продаются по цене от 0,5 млн. долл. и выше. По данным IDC, в 2012 г. доходы от продажи суперкомпьютеров подскочили на 29,3%, достигнув 5,6 млрд. долл. В целом на сегмент суперкомпьютеров в 2012 г. пришлось 50,9% доходов, и спрос на очень большие системы продолжает расти.

По данным IDC, свыше 60% доходов в сегменте HPC-серверов приходится на IBM и HP, а у Fujitsu и Cray резко выросли продажи.

IDC указывает на систему K производства Fujitsu, установленную в RIKEN Advanced Institute for Computational Science в г. Кобе в Японии, которая принесла свыше 0,5 млрд. долл. из общих доходов от продажи суперкомпьютеров. Эта система, насчитывающая 705 024 ядра в процессорах SPARC64, выпускаемых Fujitsu, стала первой преодолевшей рубеж в 10 Пфлопс. Она была самым быстрым суперкомпьютером в мире до июня 2012 г., когда этот титул отобрала у нее система под названием Sequoia, созданная в IBM.

Через шесть месяцев данную систему сменил в качестве `номера один` Cray Titan, мощный суперкомпьютер XK7 на процессорах Opteron корпорации Advanced Micro Devices и графических ускорителях производства Nvidia (Нвидиа). Он установлен в Национальной лаборатории Окриджа (США, шт. Теннеси).

`HPC-серверы, особенно суперкомпьютеры, тесно связаны не только с прогрессом науки, но и с промышленными инновациями и экономической конкурентоспособностью, — говорится в заявлении программного вице-президента IDC по техническому компьютингу Эрла Джозефа. — По этой причине государства и регионы всего мира увеличивают инвестиции в суперкомпьютеры даже в сегодняшних сложных экономических условиях`.

Однако, хотя 2012 г. был очень хорошим для сегмента суперкомпьютеров, в будущем темпы роста доходов здесь, вероятно, не сохранятся на прежнем уровне, говорится в заявлении исследовательского вице-президента IDC по техническому компьютингу Стива Конвея.

С ростом спроса на суперкомпьютеры растет и интерес производителей к разработке новых технологий для них. Это проявляется во всем — от суперкомпьютера IBM Watson до новых сопроцессоров Xeon Phi, которые Intel предлагает в качестве альтернативы графическим ускорителям AMD и Nvidia (Нвидиа), использующимся в организациях для повышения производительности систем.

Если в сегменте суперкомпьютеров доходы быстро растут, то о других сегментах серверов для HPC этого сказать нельзя. В сегменте Divisional (системы стоимостью 250—499 тыс. долл.) доходы в 2012 г. снизились на 2,2% по сравнению с 2011-м и составили 1,2 млрд. долл. Это 10,9% доходов от продажи серверов для HPC за минувший год.

В сегменте Departmental (100—250 тыс. долл.) доходы снизились с 3,5 млрд. долл. в 2011 г. до 3 млрд. долл. в 2012-м и составили 27% доходов от продажи серверов для HPC. В сегменте Workgroup (до 100 тыс. долл.) доходы увеличились на 1,2%, до 1,24 млрд. долл. По мнению аналитиков IDC, данный сегмент подвергся наибольшему влиянию мирового экономического спада, из-за которого организации отложили или аннулировали закупки.

Системы стоимостью менее 100 тыс. долл. приобретаются с использованием коротких торговых циклов и не относятся к жизненно важным. Кроме того, в некоторых организациях рабочие группы объединяют выделенные на HPC средства и покупают более мощные системы. Тем не менее аналитики считают, что в данном сегменте продолжится рост продаж.

В целом крупнейшим производителем является:

• IBM, на которую приходится 32% доходов от продажи серверов для HPC.
• Доля HP составила 30,8%.
• За ней следует Dell с 13,5%.
• Согласно IDC, доход Fujitsu в 2012 г. вырос на 470,5% благодаря продаже в Японии системы K.
• У Cray доход подскочил на 127,3%, а в IV квартале на доходах Cray положительно сказалось поглощение ею в 2012 году компании Appro^[6].

Для доступа к суперкомпьютерам в США появляются «супермаркеты приложений»

В 2012 году в США осу­ществ­ля­ет­ся ряд ини­ци­а­тив по «де­мо­кра­ти­за­ции» до­сту­па к су­пер­ком­пью­те­рам. Эти про­ек­ты предо­ста­вят воз­мож­ность неболь­шим ком­мер­че­ским ком­па­ни­ям об­ра­щать­ся к по­мо­щи вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ных вы­чис­ле­ний при про­ек­ти­ро­ва­нии про­дук­тов. В част­но­сти, по­яви­лась кон­цеп­ция су­пер­ком­пью­тер­ных ми­ни-при­ло­же­ний (apps), по­доб­ных мо­биль­ным, каж­дое из ко­то­рых ре­ша­ет от­дель­ные неболь­шие за­да­чи, на­при­мер, мо­де­ли­ро­ва­ние по­то­ка жид­ко­сти в трубе.

Обо­ру­до­ва­ние и ПО вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ных вы­чис­ле­ний может об­хо­дить­ся в огром­ные суммы. Но те­перь при­об­ре­тать уни­вер­саль­ную про­грамм­ную си­сте­му уже не тре­бу­ет­ся. В ком­па­нии Procter & Gamble, ко­то­рая предо­став­ля­ет код неко­то­рых своих раз­ра­бо­ток в виде су­пер­ком­пью­тер­ных ми­ни-при­ло­же­ний, убеж­де­ны, что эта кон­цеп­ция вдох­нет новую жизнь в рынок ПО для HPC-си­стем, на ко­то­ром по­след­ние де­сять лет стоит затишье.

Мо­дель су­пер­ком­пью­тер­ных ми­ни-при­ло­же­ний уже ис­поль­зу­ет­ся, в част­но­сти, на пор­та­ле NanoHub.​org, со­здан­ном На­ци­о­наль­ным на­уч­ным фон­дом США для раз­ра­бот­чи­ков на­но­тех­но­ло­гий. Там сей­час около 250 таких про­грамм, боль­шей ча­стью об­ще­до­ступ­ных, но с за­кры­тым кодом. Со­зда­ет­ся еще один ана­ло­гич­ный пор­тал, ManufacturingHub.​com, для про­из­вод­ствен­ных компаний.

2010: HP и IBM доминируют на рынке суперкомпьютеров

Производители суперкомпьютеров мира по данным Top500.org. Критерий: количество произведенных моделей

Производители суперкомпьютеров мира по данным Top500.org. Критерий: производительность

Суперкомпьютер IBM Roadrunner продолжает являться самым производительным суперкомпьютером в мире. IBM построили этот компьютер для Министерства Энергетики США. Он построен по гибридной схеме из 6 500 двухъядерных процессоров AMD Opteron и почти 13 000 процессоров IBM Cell 8i в специальных стойках TriBlades, соединенных с помощью Infiniband. Суперкомпьютер Roadrunner работает под управлением Linux и управляется по xCAT. Он занимает приблизительно 1100 квадратных метров, и весит 226 тонн. Энергопотребление - 3,9 мегаватт. Вступил в строй в июне 2008. Стоимость IBM Roadrunner составила 133 миллиона долларов.

Суперкомпьютер IBM Roadrunner используется для моделирования военных действий и взрывов Министерством обороны США.

Суперкомпьютеры мира по данным Top500.org

Примечания