Finland's AMD-powered LUMI supercomputer is inaugurated
Posted by Julia Werner •
LUMI supertietokone
13.6.2022 Euroopan tehokkain LUMI-supertietokone ratkoo Kajaanissa ihmiskunnan suurimpia haasteita tekoälyn avulla. Lue tiedote.
30.5.2022 LUMI sijoittui kolmanneksi maailman nopeimpien supertietokoneiden Top500-listalla – LUMI on Euroopan nopein supertietokone! Uusin Top500-lista julkaistiin 30.5.2022 Hampurissa pidettävässä ISC22-konferenssissa. Lue tiedote.
31.5.2022 LUMI sijoittui kolmanneksi myös uusimmalla supertietokoneiden Green500-listalla, joka asettaa Top500-listan supertietokoneet järjestykseen niiden energiatehokkuuden perusteella. Lue tiedote.
LUMI: yksi maailman tehokkaimmista supertietokoneista
Maailman kolmanneksi nopein supertietokone, LUMI, aloitti toimintansa CSC:n datakeskuksessa Kajaanissa vuonna 2021. LUMI on täydessä kokoonpanossaan vuonna 2022,
jolloin tapahtuu supertietokoneen toisen vaiheen asennus. LUMI on ainutlaatuinen yhteiseurooppalainen, kymmenen Euroopan maan ja Euroopan unionin EuroHPC-yhteisyrityksen supertietokonehanke, joka parantaa Suomen ja koko Euroopan tutkimusta, työllisyyttä ja kilpailukykyä. Huippunopean laskentatehon lisäksi LUMI on yksi maailman edistyksellisimmistä alustoista tekoälylle ja se on elinkaarensa ajan yksi maailman näkyvimmistä tieteellisistä instrumenteista.
EuroHPC:n myötä jatkuu eurooppalainen suurteholaskennan yhteistyö, josta suomalaiset tutkijat ovat jo hyötyneet vuosien saatossa merkittävästi. Investoinnin myötä CSC:n datakeskuksesta tulee yksi maailman ja Euroopan suurimpia toimijoita suurteholaskennan saralla.
Kilpailuetua yrityksille LUMI:n suurteholaskentapalveluilla
Yrityksille on tarjolla ainutlaatuinen mahdollisuus hyödyntää suurteholaskentaa osana tuotekehitystä ja innovaatiotoimintaa. LUMI-supertietokoneen kapasiteetista 20 % on varattu yritysten käyttöön.
Tutustu yrityksille tarjottaviin ratkaisuihin:
Mikä EuroHPC?
EuroHPC Joint Undertaking (JU) päätti kesäkuussa 2019 sijoittaa yhden kolmesta huippunopeasta, niin sanotusta pre-eksatason supertietokoneesta CSC:n Kajaanin datakeskukseen. Kaksi muuta EuroHPC-lippulaivakonetta sijoitetaan Espanjaan ja Italiaan.
EuroHPC JU on EU:n jäsenmaiden ja komission yhteisyritys, joka kokoaa resursseja EU:sta ja kansallisista lähteistä rahoittamaan suurteholaskennan (High Performance Computing, HPC) yhteiseurooppalaista tutkimusinfrastruktuuria. Dataintensiivinen laskenta on edellytys koneoppimiselle, tekoälylle ja alustataloudelle, jotka ovat olennainen osa Euroopan digitalisaatiokehitystä. EuroHPC-julistuksen on allekirjoittanut 32 maata.
EuroHPC-hakuprosessia varten muodostettiin LUMI-konsortio (Large Unified Modern Infrastructure), johon kuuluvat Suomen lisäksi Belgia, Islanti, Norja, Puola, Ruotsi, Sveitsi, Tanska, Tšekki ja Viro. Suomen ja yhdeksän muun maan muodostama LUMI-konsortio on esimerkki uudentyyppisestä investoinnista suurteholaskentaan: maat investoivat yhdessä EU:n tukemana yhteen huippuluokan supertietokoneeseen, joka sijoitetaan yhteen maahan.
Tämä konsortio pystyy tarjoamaan laadukkaan, kustannustehokkaan ja yhteistyöhön pohjautuvan infrastruktuurin, joka on myös Kajaanin maantieteellisen sijainnin ja datakeskuksen ominaisuuksien vuoksi yksi maailman ekotehokkaimmista: LUMIn tuottamalla hukkalämmöllä tuotetaan 20% Kajaanin alueen vuosittaisesta kaukolämpötarpeesta ja tämän lisäksi LUMI-konesalin käyttämä sähkö on kokonaan uusiutuvaa.
LUMIlle myönnettiin loppuvuodesta 2021 kaksi kansainvälistä palkintoa: palkinto parhaasta kestävän kehityksen innovaatiosta suurteholaskennan alalla ja innovaatiopalkinto datakeskuksen suunnittelusta. Toukokuussa 2022 LUMI palkittiin niin ikään kansainvälisellä palkinnolla, kun CSC:n LUMI EuroHPC -datakeskusprojekti voitti vuoden innovatiivinen projekti -kategorian Electrical Review and Data Centre Review Excellence Awardseissa 2022.
EU:n Green Dealin puolesta LUMIn perustana ovat maailmanluokan ekologinen kestävyys ja kustannustehokkuus. LUMI tukee ja näyttää suuntaa Euroopan ICT-sektorille EU:n asettamien kunnianhimoisten ilmastonsuojelun ja vihreän siirtymän tavoitteiden saavuttamisessa. Pienin mahdollinen ympäristökuormitus sekä veronmaksajia säästävä energiakulutus tekevät LUMIsta ylivertaisen esimerkin.
EU budjetoi EuroHPC-hankintoihin vuosille 2019–20 yhteensä yli 960 miljoonaa euroa. LUMI-järjestelmään investoidaan yhteensä yli 200 miljoonaa euroa. Puolet rahoituksesta tulee Euroopan unionilta ja puolet osallistuvilta mailta. Suomen osuus rahoituksesta on noin 50 miljoonaa euroa. LUMI-supertietokone on saanut lisärahoitusta Euroopan aluekehitysrahastosta (EAKR), jonka on myöntänyt Kainuun liitto. 4,2 miljoonan euron EAKR-rahoitus myönnettiin ajalle 10.06.2019-31.12.2020. Rahoituksen turvin EuroHPC:n supertietokone voitiin sijoittaa CSC:n Kajaanin datakeskukseen. Tämä vahvistaa Kainuun ICT- ja datakeskustoimintoja niin kansallisesti kuin kansainvälisesti.
Suomalaisten tutkijoiden ja yhteiskunnan käyttöön saadaan suoraan noin 24 prosenttia supertietokoneen tuottamasta laskentakapasiteetista ja tästä jopa viidennes on yritysten käytettävissä.
LUMI-supertietokone
LUMIn järjestelmätoimittajaksi valikoitui tarjouskilpailussa Hewlett Packard Enterprise (HPE), laitebrändinä HPE Cray.
LUMIn laskentateho on yli 550 petaflopsia eli liukulukulaskutoimitusta sekunnissa. Tämä teho tekee LUMIsta yhden maailman tehokkaimmista supertietokoneista. LUMIn laskentateho vastaa yli 1,5 miljoonan yleiskäyttöisen läppärin laskentatehoa: pinottuna näistä muodostuisi yli 23 kilometrin korkuinen torni!
Tämän lisäksi LUMI tulee olemaan yksi maailman edistyksellisimmistä alustoista tekoälylle. LUMI mahdollistaa tekoälyn menetelmien, erityisesti syväoppimisen, perinteisten laajan skaalan simulaatioiden sekä suurten datamassojen analytiikan yhdistymisen saman haasteen ratkaisemisessa.
LUMI-supertietokone vie tilaa noin kahden tenniskentän verran (lähes 300m2) ja laitteisto painaa lähes 150 000 kiloa.
Tältä LUMI-datakeskus näyttää. Lisää kuvia osoitteessa Kuva: Fade Creative
Rakennekuva LUMI-datakeskuksesta Kuva: Synopsis Arkkitehdit Oy ja Geometria Architecture Oy
Havainnekuva LUMIsta, HPE:n Cray EX -supertietokoneesta. Kuva: Hewlett Packard Enterprise
LUMI-arkkitehtuuri tarkemmin:
LUMIn järjestelmätoimittajaksi valikoitui tarjouskilpailussa Hewlett Packard Enterprise (HPE), laitebrändinä HPE Cray EX -supertietokone.
LUMIn laskentateho on 552 petaflopsia eli yli 552 miljoonaa miljardia laskutoimitusta sekunnissa. Tämä teho tekee LUMIsta yhden maailman tehokkaimmista supertietokoneista. LUMIn laskentateho vastaa yli 1,5 miljoonan yleiskäyttöisen läppärin laskentatehoa: pinottuna näistä muodostuisi yli 23 kilometriä korkea torni!
Tämän lisäksi LUMI tulee olemaan yksi maailman edistyksellisimmistä alustoista tekoälylle. LUMI mahdollistaa tekoälyn menetelmien, erityisesti syväoppimisen, perinteisten laajan skaalan simulaatioiden sekä suurten datamassojen analytiikan yhdistymisen saman haasteen ratkaisemisessa.
LUMIn huima laskentateho perustuu pääosin grafiikkaprosessoreihin (Graphics Processing Units, GPUs), perustuen AMD Radeon Instinct™ MI250X GPU-prosessoreihin.
Tämän lisäksi LUMIssa on perinteisiin prosessoreihin perustuva osio (Central Processing Units, CPUs), jossa on 64-ytiminen seuraavan sukupolven AMD EPYC™ -suorittimia.
LUMIn data-analytiikkapartitiossa on 32 teratavun suuruinen jaettu muisti ja 64 visualisointiin tarkoitettua grafiikkakorttia. Tätä osiota käytetään esimerkiksi datan esi- ja jälkikäsittelyyn ja visualisointiin.
LUMIn tallennusjärjestelmä rakentuu kolmesta kerroksesta: 8 petatavun huippunopea flash-teknologiaan perustuva levyjärjestelmä ja 70 petatavun perinteisempi rinnakkaislevyjärjestelmä. Nämä molemmat perustuvat Lustre-teknologiaan. Lisäksi LUMIssa on 30 petatavun datanhallintajärjestelmä, joka perustuu Ceph-teknologiaan.
Yhteensä LUMIssa on siis tallennustilaa huimat 117 petatavua. Datan siirtonopeudesta voidaan todeta, että flash-teknologiaan perustuva levyjärjestelmä siirtää dataa levyltä laskentanoodien muistiin tai sieltä pois kahden teratavun sekuntivauhdilla.
Lisäksi mikropalvelujen pyörittämistä varten LUMIssa on konttipalvelu, joka perustuu OpenShift/Kubernetes-teknologiaan.
LUMIn eri osiot on kytketty samaan Crayn omaan erittäin nopeaan HPE Slingshot-kytkinverkkoon (200 Gbit/s). GPU-osion kytkinverkon globaali kaistanleveys on 160 Tt/s. Maailman koko internetliikenne vuonna 2019 oli 88 Tt/s eli mahtuisi liki kahteen kertaan LUMIn kytkinverkkoon!
LUMI vie tilaa noin kahden tenniskentän verran (lähes 300m2) ja laitteisto painaa yhteensä lähes 150 000 kiloa.
Tarkka järjestelmän kuvaus löytyy LUMIn omilta verkkosivuilta.
Mihin LUMIa käytetään?
Supertietokoneen tuomaa huippuluokan laskentatehoa tarvitaan huippututkimuksen tekoon monilla eri data- ja laskentaintensiivisillä tieteenaloilla, koska erilaisten datalähtöisten menetelmien merkitys tutkimuksessa, hallinnossa ja teollisuudessa on yhä suurempi.
Esimerkkeinä näistä on lääketiede, ilmastotiede ja tekoäly. Osa LUMI-supertietokoneen resursseista on varattu aikakriittisten tehtävien mallinnukseen, joita voidaan käyttää esimerkiksi erilaisten pandemioiden vastaisessa tutkimuksessa. Tämänhetkiseen koronapandemiaan on saatu merkittäviä edistysaskelia supertietokoneiden avulla: erittäin raskasta laskentaa vaativa lääkeainetutkimus on edennyt supertietokoneresurssein eteenpäin ennennäkemättömällä nopeudella ja laskentaresurssit tulevat olemaan avainasemassa myös jatkossa, kun etsitään ratkaisua pandemian kaltaisiin, koko maailmaa koskettaviin kysymyksiin.
LUMI tuo uutta lisäarvoa myös yrityksille, sillä supertietokoneen resursseista viidennes on varattu suoraan yritysten käyttöön. Tämä avaa yrityksille kokonaan uudenlaisia mahdollisuuksia innovaatioille ja uusien datapohjaisten liiketoimintamuotojen kuten alustatalouden ja tekoälyn kehittämiselle.
LUMIn tuoman laskentakapasiteetin avulla ratkaisut ongelmiin löytyvät entistä nopeammin ja valtavan laskentakapasiteetin avulla voidaan myös ratkaista kokonaan uusia, eri tieteenaloja ja tekoälyä yhdistäviä tutkimusongelmia.
LUMI tarjoaa maailmanluokan resurssit suomalaisille korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten tutkijoille, mikä mahdollistaa aivan eri mittakaavan laskennallisten haasteiden ratkaisun kuin CSC:n kansallisilla järjestelmillä on mahdollista. LUMIn resurssit ovat merkittävä etu suomalaisille tutkimusryhmille kansainvälisissä tutkimushankkeissa ja lisäksi se auttaa tutkijoita erilaisiin hankekonsortioihin pääsemisessä. Pääsy LUMIn resursseihin on merkittävä vetovoimatekijä myös ulkomaisia tutkijoita ja asiantuntijoita rekrytoitaessa.
LUMIa voidaan käyttää esimerkiksi seuraavanlaisten ongelmien ratkaisuun: Entistä tarkemmat ilmastomallit ja monien eri mallien yhteenkytkentä: kuinka elinolosuhteet muuttuvat, kun ilmasto lämpenee?
Uusien koko genomin sekvensoivien mittalaitteiden datan analysointi ja korreloiminen kliiniseen dataan, tuoden lisävaloa sairauksien ja perinnöllisten sairauksien syihin ja yksilölliseen hoitoon.
Tekoälyn (syväoppimisen) soveltaminen suurien data-aineistojen, simuloitujen ja mitattujen, analyysiin ja uudelleenanalysointiin esim. ilmakehä- ja ympäristötieteissä, ilmastomallinnuksessa, materiaalitieteissä ja kielitieteissä.
Itseohjautuvien autojen ja laivojen algoritmien tutkimus ja opetus ennennäkemättömällä laskentateholla.
Yhteiskuntatieteellinen laajan skaalan data-analyysi sosiaalisista verkostoista ja ilmiöiden ennustaminen.
Aikakriittinen mallinnus esim. pandemioiden vastainen taistelu, lääkeainekehitys
LUMIsta sanottua
LUMI: The new European supercomputer
On 13 June, the European High Performance Computing Joint Undertaking inaugurated its latest supercomputer, LUMI, located in the city of Kajaani in Finland.
LUMI is the fastest and most energy-efficient supercomputer in Europe and is now also ranked third fastest in the world. It is a joint effort of the EuroHPC Joint Undertaking and a consortium of ten European countries: Finland, Belgium, Czechia, Denmark, Estonia, Iceland, Norway, Poland, Sweden and Switzerland.
Margrethe Vestager, Executive Vice-President for a Europe fit for the Digital Age, said:
Today marks a major step for Europe's digital and green transformation. Lumi is now the fastest and most energy-efficient supercomputer in Europe, and one of the most powerful ones in the world. Thanks to its massive computing capacity, Lumi will enable scientific breakthroughs in for instance medicine and climate research at a much faster pace. It could be in the development of vaccines, diagnosis of cancer, or mitigation of the effects of climate change. This is a great example of the enormous potential of artificial intelligence to improve our lives.
LUMI is the first of the EuroHPC Joint Undertaking’s pre-exascale supercomputers to be launched and it have an expected peak performance of 550 petaflops, equal to 550 million billion calculations per second, while also being powered completely by renewable energy. LUMI uses natural colling systems and the waste heat that is produced will be used for around 20% of the district heating in Kajaani, which will reduce the entire city’s annual carbon footprint substantially.
LUMI will be accessible to European users in September 2022 and as Vice-President Vestager said, it will contribute to accelerating the creation of new knowledge and solution to global challenges in society.
LUMI’s computing power will complement the EuroHPC Joint Undertakings existing supercomputers: Discoverer in Bulgaria, MeluXina in Luxembourg, Vega in Slovenia, and Karolina in Czechia. There are three more EuroHPC supercomputers in progress, LEONARDO in Italy, Deucalion in Portugal, and MareNostrum 5 in Spain.
Discover LUMI, the European High Performance Computing Joint Undertaking and the inauguration press release.
© European High Performance Computing Joint Undertaking
Finland's AMD-powered LUMI supercomputer is inaugurated
HPE has scored another supercomputing win with the inauguration of the LUMI system at the IT Center for Science, Finland, which as of this month is ranked as Europe's most powerful supercomputer.
Picture from LUMI data center construction site at CSC's data center in Kajaani, Finland. Image: Esa Heiskanen, CSC
LUMI - Finnish word for snow - is the first pre-exascale system under the EuroHPC Joint Undertaking and is based on HPE's Cray EX hardware architecture. The project is installed at the IT Center for Science (CSC) datacenter in Kajaani.
It is owned by the EuroHPC Joint Undertaking (JU) of the EU, and half the total €202 million ($210 million) budget for the beast comes from EU, with a quarter coming from Finland and the rest from the remaining members of the consortium of 10 countries involved.
Furthering research
The system is intended to serve as a platform for international research cooperation and for the development of artificial intelligence and quantum technology, according to the CSC. It is also expected to be used for the usual mix of scientific projects such as climate change simulations and medical research, but 20 percent of its capacity is intended to be available for industrial research and development activities, including small to medium enterprises (SMEs).
"LUMI will help solve societal challenges," said CSC managing director Kimmo Koski, "including climate, life sciences, medical, and there are of course many others."
He added that the system will be used for applications involving high performance computing (HPC), AI and data analytics, but also "where these meet and merge", which has been a common thread among HPC projects for the past several years.
As of 30 May, LUMI has already taken the third spot on the current Top500 list of world's fastest supercomputers, achieving a High-Performance Linpack (HPL) rating of 151.9 petaflops in benchmarks that were disclosed at the recent ISC22 conference in Hamburg.
However, not all the cabinets have been filled yet, with LUMI's GPU partition not yet fully installed, after which its performance is expected to grow to about 375 petaflops, with a peak performance potentially exceeding 550 petaflops.
A second pilot phase for selected users is scheduled to start in August, with the complete system expected to be generally available for users in late September.
As well as being intended for research to help tackle climate change, LUMI is also claimed to have green credentials by being run entirely from hydroelectric power, while the waste heat generated by the system contributes to heating nearby homes in the Kajaani area.
The Finnish permanent secretary for Education and Culture Anita Lehikoinen said that LUMI would be hugely beneficial for the volume of scientific research done in the country.
"It is important for Finland to be seen as an attractive destination for science and research," she said, adding that the country planned to increase spending on research and innovation to 4 percent of GDP by 2030, calling it "a worthwhile investment."
The HPE Cray EX architecture [PDF] that LUMI is built from is a blade-based, high-density design built with multiple units of a liquid cooled datacenter cabinet. Each cabinet holds eight compute chassis, with each chassis fitting eight blades for up to 64 compute blades and up to 512 processors per cabinet.
Each cabinet can also hold up to eight switch chassis fitted with HPE Slingshot interconnect switch blades.
According to CSC, the CPU-only partition comprises 1,536 dual-socket CPU nodes, each featuring AMD "Milan" Epyc processors and between 256GB and 1,024GB memory.
The GPU partition has 2,560 nodes, each featuring a single custom AMD "Trento" Epyc chip and four AMD MI250X GPUs.
LUMI also has 64 Nvidia A40 GPUs installed for visualization workloads, and sports a partition with large memory nodes with 32TB of memory between them.
The storage layer of LUMI is based on the Cray Clusterstor E1000 system and the Lustre file system, with 8 petabytes of flash and 80 petabytes of hard disk space. LUMI also has 30 petabytes of Ceph-based object storage.
According to CSC, the entire LUMI installation occupies nearly 300 square meters (c 3,229 square feet) of space, about the same area as two tennis courts.
HPE was recently involved in the Venado supercomputer project for the Los Alamos National Laboratory, and is working with European microprocessor designer SiPearl to jointly develop a supercomputer using SiPearl's Arm-based Rhea processor.
Last month, HPE and Cerebras Systems unveiled a new AI supercomputer in Munich, Germany, using HPE's Superdome Flex, while HPE itself inaugurated the Champollion supercomputer at HPE's Center of Excellence in Grenoble, France, using AMD-based Apollo computer nodes and Nvidia GPUs. ®
Tagged: