По следам сенсации: что означает лидерство китайского суперкомпьютера в Top500

Возвращение Китая на первую строчку в рейтинге Top500 самых мощных суперкомпьютеров стало главной сенсацией очередной, 67-й по счету редакции этого списка, по традиции представленной в конце июня в рамках ежегодной конференции ISC High Performance в немецком Гамбурге. Удивил, естественно, не сам по себе факт наличия в Китае мощной вычислительной системы, достойной лидерства в Top500. Новый лидер – вычислительный кластер LineShine с максимальной производительностью 2,198 экзафлопс по тесту Linpack, установленный в шеньчженьском Национальном суперкомпьютерном центре, китайским СМИ был представлен в апреле этого года. Но неожиданностью стало то, что составителям рейтинга удалось-таки после долгого перерыва вновь заполучить китайскую заявку на участие в Top500 с системой столь высокого уровня.

Почему так сложилось

Список Top500, еще не так давно считавшийся, пусть и с оговорками, главным ориентиром в индустрии высокопроизводительных вычислений (HPC), этаким «суперкомпьютерным Олимпом», в последнее время систематически критиковали именно за отсутствие в нем новейших китайских систем. После 2023 года Китай практически прекратил регистрировать новые заявки на участие в рейтинге, а в отношении самых передовых суперкомпьютеров этот подход начал действовать еще раньше. Причина общеизвестна: многочисленные пакеты американских санкций вынудили китайские компании искать обходные пути поставок недостающих компонентов и технологий. В этих условиях регулярное появление новых китайских систем в Top500 было бы наглядным доказательством того, что такие обходные пути существуют и успешно работают, делая санкции бессмысленными. С большой вероятностью это приводило бы к расширению запретов и ограничений.

Среди HPC-производителей в числе первых, в самом конце прошлого десятилетия, в «черный список» угодила компания Sugon, на долю которой по состоянию на ноябрь 2019 года приходилась 71 позиция в Top500. Именно тогда, в 54-й редакции списка, был зафиксирован исторический максимум китайского присутствия в нем – 228 систем (более 45%). И этот несомненный успех резко контрастировал с американским историческим минимумом (109 систем), достигнутым годом ранее.

В последующие годы китайское представительство в Top500 неуклонно сокращалось (а американское – наоборот, начало понемногу расти). Поначалу процесс выглядел как медленное сползание вниз, но затем принял почти обвальный характер – в унисон с расширением санкций в отношении еще одной компании, Inspur. В текущем варианте Top500 количество китайских систем равно 31 (у США – 161), что является самым низким показателем за последние 15 лет. От Sugon в списке осталась единственная китайская инсталляция (на 327-м месте, датированная 2018 годом), от Inspur – две чуть более поздние (одна из них – южнокорейская), занимающие места в пятой сотне.

Почти весь остальной китайский суперкомпьютерный парк в Top500 сейчас составляют системы Lenovo. Виртуозно балансируя между двумя полюсами главного экономического и геополитического противостояния планеты, эта компания, к удивлению многих, по-прежнему остается номером один среди вендоров в Top500 по общему количеству инсталляций. Этому в немалой степени способствует уникальный статус Lenovo – формально компания считается гонконгской (по месту юридической регистрации), а одна из ее глобальных штаб-квартир c 2006 года, после приобретения подразделения персональных компьютеров IBM, находится в Моррисвилле в штате Северная Каролина (вторая – в Пекине). В свою очередь, серверный бизнес Lenovo во многом вырос из покупки подразделения серверов архитектуры x86 у той же IBM в 2014 году. В результате Вашингтон пока вынужден мириться с тем, что Lenovo, фактически являясь китайской компанией, остается для него, как выражаются некоторые, «токсичной, но незаменимой». Соответственно, Lenovo не приходится, подобно Sugon и Inspur, уходить «во внутренний китайский контур». Компания продолжает успешно продавать свои системы крупнейшим корпорациям и ведущим университетам по всему миру, заодно попадая под их флагом и в Top500. Лучшая из этих систем, установленная в бразильской нефтегазовой корпорации Petrobras, на данный момент находится в рейтинге на 37-м месте.

У китайцев, кстати, есть и свой ежегодно обновляемый «суверенный» список HPC Top100, также использующий в качестве основной метрики результаты теста Linpack. В него включаются только системы, установленные на территории КНР. Системам Lenovo в актуальной на сегодняшний день, 24-й по счету версии этого списка, датированной ноябрем прошлого года, принадлежит почти половина позиций. Однако лучшая из них находится в нем лишь на 14-м месте.

Нового лидера Top500 в прошлогоднем китайском HPC Top100, естественно, нет. Но зато в нем на 4-м месте фигурирует легендарный Sunway TaihuLight, четырежды возглавлявший Top500 (с июня 2016 года по ноябрь 2017-го) – первый из чемпионов, собранный на процессорах китайского производства. В нынешней июньской редакции списка этот суперкомпьютер по-прежнему значится в первой тридцатке (27-е место), при этом оставаясь вице-лидером Top500 среди китайских систем. Соответственно, три другие системы, самая молодая из которых обошла Sunway TaihuLight еще в 2023 году, должны были бы и сейчас существенно трансформировать верхнюю часть рейтинга – вплоть до его первой десятки. И это без учета того, что у Китая вполне уже могут быть и другие системы, гораздо более высокой производительности, выносимые за рамки даже национального HPC Top100 из тех же соображений конспирации.

Дутое американское превосходство в Top500, ставшее следствием ограничений на экспорт технологий в Китай, разумеется, не могло бесконечно оставаться без внимания аналитиков. И официальный дебют LineShine стал той самой последней каплей, переполнившей чашу терпения. Уже в начале мая компания Jon Peddie Research (JPR) выступила с разгромным заявлением, в котором назвала случившееся «безошибочным стратегическим сигналом, доказывающим, что экспортный контроль не смог остановить китайские амбиции в сфере HPC». К этому аналитики присовокупили, что LineShine знаменует собой поворотный момент в глобальной гонке за суверенитет в области высокопроизводительных вычислений и искусственного интеллекта. При этом было особо подчеркнуто то, что разработчики сумели создать систему экзафлопсной производительности, используя компоненты исключительно китайского производства.

«Поворотный момент не в том, что в Китае построили быстрый суперкомпьютер. А в том, что стратегия экспортного контроля теперь сталкивается с системой, для противодействия которой она не была предназначена», – отметили в JPR.

Для Top500 премьера LineShine тоже стала в некотором смысле поворотным моментом. Соавтор теста Linpack и один из главных идейных вдохновителей проекта Top500 Джек Донгарра в своих публичных высказываниях не раз сокрушался по поводу отсутствия новых китайских заявок на участие в рейтинге и неоднократно посещал Китай в надежде уговорить тамошнее HPC-сообщество изменить свою позицию по отношению к Top500. Еще два года назад в своем интервью для Wall Street Journal он говорил о том, что убежден в наличии у китайцев суперкомпьютеров, более мощных по сравнению с лучшими американскими системами в Top500. Теперь у него появилась возможность засвидетельствовать это официально.

Кто он – новый герой?

В отношении технических характеристик шеньчженьского суперкомпьютера, возглавившего в июне список Top500, поначалу присутствовала некоторая неразбериха (в частности, в ряде источников указывалось явно заниженное общее число процессорных ядер). Однако сейчас, имея на руках официально подтвержденные данные из Top500 вкупе с просочившимися в соцсети слайдами закрытой презентации на майском форуме International Forum for HPC and AI Co-Driven Innovation (HACI 2026) в том же Шеньчжене, можно получить уже вполне четкое представление об этой системе. Вычислительный кластер LineShine выполнен на основе 304-ядерных процессоров LX2 архитектуры ARMv9 с тактовой частотой 1,55 ГГц и состоит из 22680 двухпроцессорных узлов, объединенных в серверные лезвия – по 8 узлов в каждом. А лезвия в свою очередь размещаются в серверных шкафах – в каждом по 32 штуки. Суммарно это дает 89 шкафов (в слайде с презентации на HACI 2026 указано «примерно 90»), в которых размещены 45360 процессоров и около 13,79 млн процессорных ядер.

Вычислительный кластер LineShine состоит из примерно 90 серверных шкафов – в них размещены более 22 тыс. двухпроцессорных узлов, объединенных в серверные лезвия. Источник: Xinhua

Центральное звено системной архитектуры под названием LingKun – процессор LX2. О нем известно, что он выполнен по чиплетной технологии и включает два вычислительных кристалла. Каждый из них объединяет 152 процессорных ядра и кэш-память двух уровней, а также четыре независимых стека интегрированной памяти HBM (с совокупной пропускной способностью до 4 Тбайт/с) – по числу доменов с неоднородным доступом к памяти (NUMA), в которые сгруппированы процессорные ядра. За асинхронное перемещение данных между внешней памятью DDR5 и встроенной HBM в каждом кристалле отвечает выделенный блок SDMA (System Direct Memory Access). Реализуя конвейер с двойной буферизацией, он осуществляет предварительную упреждающую выборку данных из DDR5, что существенно снижает задержки памяти и минимизирует простои процессорных ядер. Это позволяет архитектуре LingKun обходиться без использования графических ускорителей, не жертвуя производительностью, необходимой для сложных научных вычислений и ИИ-приложений.

Среди прочих функциональных особенностей LineShine специалисты отмечают интерфейс межузловых соединений LingQi, реализованный в виде древовидной топологии с избыточными связями и обеспечивающий пропускную способность до 1,6 Тбит/с. Работает суперкомпьютер под управлением китайской ОС Kylin, выполненной на ядре Linux. И, конечно, вне поля зрения экспертов не осталось высоченное энергопотребление кластера. Здесь у LineShine еще один рекорд Top500 – 42,2 МВт. Для сравнения: у прежнего лидера, кластера El Capitan (установлен в ливерморской Национальной лаборатории имени Э. Лоуренса, входящей в структуру министерства энергетики США), этот показатель почти в полтора раза ниже (29,7 МВт) при сопоставимой максимальной производительности (1,809 экзафлопс). Из-за этого сомнительного «достижения» LineShine уступает 6 из 10 самых быстрых суперкомпьютеров в текущем Top500 по производительности на ватт и занимает скромное 50-е место в производном от него рейтинге энергоэффективности Green500.

Техпроцесс изготовления процессора LX2 и сведения о тех, кто отвечает за его дизайн и реализацию, по понятным причинам официально не разглашались. Но заокеанские эксперты уже успели блеснуть эрудицией, однозначно связав проектирование изделия с уже давно находящимся в опале у Вашингтона ИТ-гигантом Huawei – дескать, только у него в Китае есть необходимая лицензионная и инженерная база для разработки процессора такого уровня на основе архитектуры ARM. Назначить провайдера фаундри-услуг оказалось посложнее. Некоторые даже рискнули предположить, что заказы на изготовление LX2 тайно через подставных посредников могли быть размещены на одном из тайваньских заводов TSMC. Но большинство в итоге сочло более реалистичной версию, что фактическим производителем – с использованием техпроцесса «класса 5 нм» – выступает шанхайская SMIC.

Примечательно, что споры относительно адекватности списка Top500 реальному раскладу в «гонке суперкомпьютерных вооружений» с появлением на первой строчке китайского экзафлопсного кластера не только не утихли, но наоборот – начали разгораться с новой силой. Только теперь скептики намекают на то, что в списке могут отсутствовать и американские системы сопоставимой или еще более высокой производительности. И указывают при этом на так называемых «гиперскейлеров» (AWS, Microsoft Azure, Google Cloud) – крупные компании, владеющие гигантскими дата-центрами и предоставляющие заказчикам облачные ИТ-инфраструктуры и сервисы. Будто бы у них тоже есть свои причины уклоняться от участия в Top500.

На это можно было бы возразить, что свои гиперскейлеры есть и в Китае – Alibaba Cloud, Tencent Cloud, Huawei Cloud. И причин, чтобы не привлекать лишнего внимания к своим суперкомпьютерным проектам топ-уровня, у них ничуть не меньше. А еще в Китае принята и активно развивается госпрограмма «Восточные данные, западные вычисления» – мегапроект по созданию сверхмощных вычислительных центров внутри страны в менее населенных провинциях (таких как Гуэйчжоу, Ганьсу и Внутренняя Монголия), использующих ресурсоизбыточность этих регионов (в первую очередь – дешевую «зеленую» энергию) и соединенных с экономически развитыми прибрежными районами высокоскоростными оптоволоконными магистралями.

Но чем бы ни завершилась эта «битва аргументов», главный итог минувшего полугодия для HPC-индустрии уже не изменишь. Китай триумфально вернулся в Top500, закрыв самую очевидную брешь в рейтинге и возродив интригу в проекте, который некоторые уже начали даже потихоньку списывать в утиль. Джек Донгарра и вся команда Top500 могут немного перевести дух – новые вызовы уже на подходе, но по «гамбургскому счету» рейтинг все же доказал свою состоятельность.