Материалы по тегу: spaceborne

19.08.2021 [02:52], Владимир Мироненко

Космический суперкомпьютер HPE Spaceborne Computer-2 и облако Microsoft Azure успешно справились с анализом генов на орбите

Microsoft и HPE сообщили о завершении выполнения первого набора рабочих нагрузок на суперкомпьютере Spaceborne Computer-2 (SC2), отправленном на Международную космическую станцию в феврале этого года. SC2 является наследником оригинального Spaceborne Computer, который добрался до МКС в августе 2017 года и возвращён на Землю на борту космического корабля SpaceX Dragon 615 дней спустя. Если тогда в проекте участвовали HPE и экипаж МКС, то в этот раз к работе с SC2 привлекли Microsoft, чтобы хранить и обрабатывать данные в облаке Azure.

SC2 включает два 1U-узла в особом корпусе со специальными системами питания и охлаждения. Первый узел — это сервер HPE Edgeline EL4000 с одним CPU и одним ИИ-ускорителем, 64 Гбайт RAM и четырьмя 240-Гбайт SSD. Второй узел — сервер HPE ProLiant DL360 Gen10 с двумя CPU, 192 Гбайт RAM и десятком 240-Гбайт SSD. В абсолютных значения производительность невелика (чуть больше 2 Тфлопс), но в космос столь мощная система отправлена впервые.

Microsoft Azure

Microsoft Azure

Целью совместного проекта HPE, Microsoft и NASA является проверка возможности использования SC2 для вычислений на периферии и в облаке. Эксперимент предполагает доступ к секвенсору генов на борту МКС, который используется для регулярного мониторинга образцов крови астронавтов. Секвенирование генерирует около 200 Гбайт «сырых» данных на одного человека, тогда как SC2 выделяется лишь два часа связи в неделю для передачи данных на Землю с максимальной скоростью загрузки 250 Кбайт/с.

Microsoft Azure

Microsoft Azure

Это означает, что на передачу одного полного набора данных потребуется два года. К тому же набор необходимо сравнивать с большой клинической базой данных, которая постоянно обновляется. Чтобы преодолеть эти ограничения, в эксперименте используется компьютер HPE Spaceborne Computer-2 для выполнения начального процесса сравнения извлечённых последовательностей генов с эталонными сегментами ДНК и регистрации только различий или мутаций, которые затем отправляются на наземную станцию HPE.

На земле данные загружаются в Azure-службу Microsoft Genomics, которая выполняет работы по выравниванию — процессу сопоставления коротких последовательностей пар оснований (порядка 70 шт.) из загруженных данных с полным геномом человека. Это позволяет определить, где находится каждая мутация и её тип (удаление, добавление, репликация или замена). Полученные сведения сверяются с базой данных dbSNP Национальных институтов здравоохранения США (NIH), чтобы определить, как каждая мутация может повлиять на здоровье.

HPE сообщила, что уже провела четыре подобных эксперимента, работает над ещё четырьмя, а в планах — ещё 29. А Microsoft в своих тестах убедилась, что предварительная обработка данных непосредственно на орбите позволяет сократить объём передаваемых данных до порядка 1,5 Гбайт вместо исходных 200 и уложиться в отведённое для связи с Землёй окно.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1047034
11.02.2021 [16:41], Алексей Степин

Космический суперкомпьютер HPE Spaceborne-2 доставят на МКС

Космос привлекает не только учёных, но и компании, работающие в области информационных технологий. Сама идея размещения вычислительных мощностей в космическом пространстве имеет ряд уникальных преимуществ. Одним из пионеров в этой област по праву можно считать HPE, ещё в 2017 году отправившую на МКС систему HPE Spaceborne. Сегодня HPE объявляет о переходе от тестовой фазы к коммерческой и представляет второе поколение платформы, Spaceborne-2.

Как правило, космическая электроника имеет ряд специфических особенностей, связанных с условиями функционирования. Во-первых, она должна быть устойчива к повышенным уровням радиации, а во-вторых, потреблять как можно меньше энергии. Стоит такая электроника очень дорого, а вычислительными мощностями не блистает, поэтому решение HPE об адаптации классических вычислительных платформ к условиям, царящим на МКС, выглядит вполне логично. К тому же, на МКС постоянно проводятся научные эксперименты, которым лишние терафлопсы отнюдь не помешали бы.

HPE Spaceborne-2

HPE Spaceborne-2

Первый вариант Spaceborne уже превосходил по производительности всё, когда-либо побывавшее на орбите. Этот космический суперкомпьютер состоял из двух серверов HPE Apollo 40, объединённых сетью InfiniBand со скоростью 56 Гбит/с, но что важнее, каждый вычислительный узел содержал по четыре ускорителя NVIDIA Tesla P100. Это позволило довести мощность Spaceborne до 1 Тфлопс — скромно по наземным меркам, но рекорд для космоса.

Первое поколение HPE Spaceborne не использовалось в научных целях или для управления подсистемами МКС, его задачей было доказать возможность нормального функционирования серверного оборудования в условиях космической станции. Эксперимент завершился успешно, и сегодня HPE готова представить новое поколение «космических суперкомпьютеров» — Spaceborne-2.

Его основой станет конвергентная платформа для периферийных вычислений HPE Edgeline EL4000, а в качестве основных вычислительных узлов будут применены серверы HPE ProLiant DL360 последнего поколения с двумя процессорами Intel Xeon Cascade Lake и ускорителями NVIDIA T4. Ожидается, что по производительности Spaceborne-2, как минимум, вдвое превзойдёт своего предшественника, но что более важно — это уже не эксперимент и новый космический суперкомпьютер будет приносить реальную пользу.

Стоек с EL4000 и DL360 будет две, и обе будут следить за состоянием и себя, и соседа. Все данные дублируются между стойками, а SSD будут программно и аппаратно объединены в RAID-массивы. Несмотря на то, что SSD менее устойчивы к космической радиации (у Spaceborne-1 из 20 дисков в процессе эксплуатации «умерло» 9), они имеют преимущество в скорости работы. К тому же некоторые запасные компоненты серверов будут в наличии на самой станции, чтобы их можно было быстро заменить.

Для общения между собой серверы будут использовать 10GbE-сеть. Питание систем будет осуществляться от двух независимых линий, которые подключены к солнечным батареям и аккумуляторам. Предусмотрено ступенчатое динамическое регулирование уровня энергопотребления. Охлаждение у новых систем гибридное — теплообменник в стойке напрямую подключается к водному контуру охлаждения МКС.

HPE Edgeline EL4000: слева видны частично выдвинутые вычислительные узлы

HPE Edgeline EL4000: слева видны частично выдвинутые вычислительные узлы

МКС — станция немолодая, первые модули были выведены на орбиту ещё в 1998 году, но всё это время она постоянно модернизировалась с учётом новых научных потребностей. За это время, как мы знаем, вычислительная техника успела сделать огромный скачок вперёд, но до нынешних пор её возможности были малодоступны учёным, работающим на МКС и нуждающимся во всё более серьёзных вычислительных мощностях. Станция обросла многочисленными приборами и датчиками, объёмы получаемых данных возросли, но даже для первичной обработки их всё равно приходилось передавать на Землю, что негативно сказывалось на времени проведения исследований.

Появление Spaceborne-2 позволит решить эту проблему: с мощностью свыше 2 Тфлопс можно будет осуществлять, как минимум, первичную обработку данных в кратчайшие сроки, а в некоторых случаях этих мощностей хватит и для проведения исследований без задействования наземных вычислительных мощностей. Среди названных HPE сценариев использования — отслеживание наземного трафика из космоса с целью выявления его тенденций, оценка загрязнений атмосферы Земли, а также отслеживание воздушного и космического трафика, также в реальном времени.

Немаловажное участие Spaceborne-2 примет и в обеспечении здоровья астронавтов, работающих на станции: мощностей новой платформы хватит на постоянное отслеживание показателей их здоровья, включая сложные — рентгеновские снимки и сонограммы. Это позволит ставить диагноз в кратчайшие сроки и, тем самым, минимизировать ущерб от возможного заболевания, а может быть, и спасти жизнь заболевшего астронавта.

HPE ProLiant DL360 (10-ое поколение)

HPE ProLiant DL360 (10-ое поколение)

Новый «космический суперкомпьютер» HPE будет способен работать не только в одиночку, но и в качестве периферийной платформы — Microsoft Azure Space обеспечит двухстороннюю связь Spaceborne-2 с наземными вычислительными комплексами, что позволит использовать её учёным по всему миру. Среди названных Microsoft Research исследований фигурирует моделирование и предсказание пылевых штормов на Земле, что поможет лучше понять аналогичные процессы на Марсе, оценка затрат воды при выращивании растений в условиях невесомости, а также исследование грозовых паттернов, приводящих к масштабным лесным пожарам.

Но МКС пока у человечества одна, и потребности в космических вычислительных мощностях явно превосходят её грузовые и пассажирские возможности. HPE разрабатывает платформу SatFrame, которая может быть использована на необитаемых спутниках — запуск такого спутника будет существенно дешевле пилотируемого полёта на МКС, а значит, позволить себе космический периферийный вычислительный микро-ЦОД сможет большее количество компаний и научных организаций.

В настоящее время срок запуска Spaceborne-2 уже назначен на 20 февраля. Если всё пойдёт по плану, то новый «космический суперкомпьютер» на МКС доставит 15-ая грузовая экспедиция Northrop Grumman. За доставку отвечает корабль Cygnus «SS. Katherine Johnson». Предполагается, что эксплуатация Spaceborne-2 продлится минимум 2-3 года. Уже открыт приём заявок для проведения экспериментов на новой космической вычислительной платформе. Среднее время ожидания для запуска задач составит 1-2 недели.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1032436
30.09.2017 [00:15], Алексей Степин

Терафлопс в космосе: на МКС тестируется компьютер HPE Spaceborne

Бытует мнение, что в космической отрасли используется всё самое лучшее, включая компьютерные компоненты. Это не совсем так: вы не встретите в космических аппаратах 18-ядерных Xeon и ускорителей Tesla. Во-первых, энергетические резервы за пределами Земли строго ограничены, и даже на МКС никто не будет тратить несколько киловатт на питание «космического суперкомпьютера». Во-вторых, практически вся электроника, работающая за пределами атмосферы, выпускается в специальном радиационно-стойком исполнении. Чаще всего за счёт техпроцессов «кремний на диэлектрике» (SOI) и «сапфировая подложка» (SOS), используется также биполярная логика вместо менее стойкой к внешним излучениям CMOS.

Мини-кластер в космическом исполнении. Охлаждение жидкостное

Мини-кластер в космическом исполнении. Охлаждение жидкостное

Мощными в космосе считаются такие решения, как BAE Systems серии RAD, особенно новая RAD5500 (от 1 до 4 ядер, 45-нм SOI, PowerPC, 64 бита). Четырёхъядерный вариант RAD5545 развивает производительность более 3,7 гигафлопс при потреблении около 20 ватт. Иными словами, вычислительные мощности в космосе тоже растут, но совсем иными темпами, нежели на Земле. Тому подтверждением служит недавно вступивший в строй на борту Международной космической станции компьютер HPE Spaceborne. Если на Земле мощность суперкомпьютеров измеряется десятками и сотнями петафлопс, то Spaceborne куда скромнее — судя по проведённым тестам, его вычислительная мощность достигает 1 терафлопса. Достигнута она путём сочетания современных процессоров Intel с ускорителями NVIDIA Tesla P100 (NVLink-версия).

Конфигурация каждого из узлов Spaceborne

Конфигурация каждого из узлов Spaceborne

Для космических систем это большое достижение, и не стоит иронизировать над этим показателем производительности. Интересно, что сама по себе система Spaceborne, доставленная на борт станции миссией SpaceX CRS-12, является своего рода экспериментом на тему «как чувствуют себя в космосе обычные компьютерные комплектующие». Это связка из двух серверов HPE Apollo 40 на базе Intel Xeon, объединённая сетью со скоростью 56 Гбит/с. 14 сентября на систему было подано питание (48 и 110 вольт), а недавно проведены первые тесты High Performance LINPACK.

Системы охлаждения и электропитания Spaceborne

Системы охлаждения и электропитания Spaceborne

Пока Spaceborne не будет использоваться для анализа научных данных или управления какими-либо системами станции. Его миссия — продемонстрировать то, насколько живучи обычные серверы в космосе. Результаты постоянных тестов будут сравниваться с аналогичной системой, оставшейся на Земле. Тем не менее, достижение первого терафлопса в космосе является своеобразным мировым рекордом. Это маленький шаг для супервычислений, но большой для всей космической индустрии, поскольку за Spaceborne явно последуют его более совершенные и мощные потомки.

Постоянный URL: http://servernews.ru/959278
16.08.2017 [12:06], Сергей Юртайкин

HPE отправила «суперкомпьютер» в космос

Компания Hewlett Packard Enterprise (HPE) сообщила о разработке суперкомпьютера под названием Apollo Spacebourne Computer, который будет отправлен на Международную космическую станцию (МКС).

Новинка относится к системам класса HPE Apollo 40 (включает сервер, системы хранения данных и сетевое оборудование, подобно гиперконвергентным решениям), базируется на специальной версии ОС Linux и имеет производительность 1 терафлопс.

Apollo Spacebourne Computer создан для высокопроизводительных вычислений и решения проблем со связью во время полётов на Марс. 14 августа 2017 года компьютер на борту космического корабля компании SpaceX был отправлен на МКС, где будет тестироваться в течение года.

Spaceborne Computer будет регистрировать программные и аппаратные сбои, чтобы выявить узлы и компоненты, которые наиболее уязвимы для радиации или деградируют под её длительным воздействием. Оборудование получило массу специализированных предохранителей, срабатывание которых приводит к остановке работы операционной системы или понижению тактовой частоты процессора. Все эти меры, в свою очередь, позволят избежать возникновения повреждений и сэкономить дефицитную на космической станции энергию.

Постоянный URL: http://servernews.ru/957017
Система Orphus