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Die Supercomputer-Revolution: ATS-5 Leistungsaufnahme von 20 Megawatt zur Sicherung der nuklearen Vorratshaltung in den USA

Posted by:
Paul Becker
Di., 21 Jan.
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Das US-Energieministerium plant die Anschaffung eines Supercomputers mit einer Leistung von 20 Megawatt, um die nukleare Vorratshaltung besser zu gewährleisten. Der ATS-5 soll 2027 starten und den auf HPE Intel basierenden ATS-3 ersetzen und wird über mindestens 10 PB Rechenleistung verfügen, die bisher in einem einzigen Gerät gesehen wurde.

Der US-Energieminister bereitet die Einführung eines massiven Supercomputers namens ATS-5 im Jahr 2027 vor. Das System, das darauf ausgelegt ist, die Anstrengungen zur nationalen Sicherheit durch die Unterstützung bei der Verwaltung der nuklearen Vorräte voranzutreiben, markiert einen Schritt in das, was das DOE als die „post-exascale“ Rechenära bezeichnet. Es wird im Los Alamos National Laboratory installiert und den bestehenden 30-Petaflop-Crossroads (ATS-3) Supercomputer ersetzen. Der Cray HPE Crossroads debütierte im November 2023 auf Platz 24 der Top500-Liste, ist aber jetzt auf Platz 43.

## Helden-Simulationen
ATS-5 wird in der Lage sein, massive 3D-Simulationen zu bewältigen, die für das Programm zur Verwaltung der Sicherheit der nuklearen Vorräte der National Nuclear Security Administration (NNSA) unerlässlich sind, und dazu beitragen, das US-Nukleararsenal zu verwalten – hoffentlich mit einem besseren Verständnis für Vorsicht als der Supercomputer WOPR in WarGames.

Das System wird über erstaunliche 10 Petabyte an Rechenleistung in einer einzigen Maschine verfügen und soll innerhalb eines 20-Megawatt-Stromrahmens betrieben werden. Konzipiert als eine Maschine mit Mixed-Architektur wird ATS-5 eine Kombination aus CPUs und GPUs bieten, wobei das DOE auf architektonische Vielfalt setzt. Die Flexibilität steht im Mittelpunkt ihres Designs, wobei eine modulare Architektur den Austausch von Rechenmodulen, Speicher und Beschleunigern ermöglicht, um mit sich ständig weiterentwickelnden Technologien während der Lebensdauer der Maschine Schritt zu halten.

Ein wichtiges Ziel für ATS-5 ist die Reduzierung der „Lösungszeit“, die Zeit, die für komplexe Simulationen benötigt wird, um aussagekräftige Erkenntnisse zu liefern. Das System wird einige der größten 3D-Simulationen bearbeiten, die als „Helden“-Simulationen bekannt sind, um die Bearbeitungszeit für Aufgaben zu verkürzen, für die bisher Monate benötigt wurden, auf nur wenige Tage. ATS-5 wird auch die Kapazität haben, mehrere solcher Helden-Simulationen gleichzeitig auszuführen, um die Effizienz bei wichtigen Verteidigungsanalysen zu verbessern, wie z.B. bei der Modellierung alternder Waffenteile, Produktionsverfahren und Flugdynamik.

Das DOE hat bereits Leistungsziele für ATS-5 festgelegt und strebt Berichten zufolge eine 10-fache Verbesserung gegenüber Crossroads sowohl in der Einzelknoten- als auch in der systemweiten Skalierung für kritische Arbeitslasten an. Dies bedeutet keine reine Leistung, sondern eine schnellere Simulationsskalierung und eine größere Effizienz. Die Speicherleistung wird insbesondere im Fokus stehen, wobei das System beabsichtigt, die „Speichermauer“ durch Verbesserung von Bandbreite und Latenz zu überwinden.ATS-5 wird Ende 2026 geliefert werden, und eine vollständige Benchmarking wird im dritten Quartal 2027 erwartet. Es wird mit einem auf Linux basierenden Betriebssystem mit Open-Source-Software im Kern betrieben, obwohl laut HPCWire die Unterstützung für CUDA in Betracht gezogen wird, wenn Nvidia als Anbieter ausgewählt wird. Auch andere potenzielle Anwärter für den Bau von ATS-5 sind HPE, das Erfahrung in Supercomputer-Projekten mit seiner Slingshot-Verbindungstechnologie hat, die bei Frontier und El Capitan verwendet wird, sowie Intel, das ein laufendes Quantenprojekt am Argonne National Laboratory hat.

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