จุดเด่นด้านการประหยัดพลังงานของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ บอกอะไรเราบ้าง

บทความโดย AMD

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เคยถูกจำกัดขอบเขตการใช้เพียงแค่ในงานด้านการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เช่น การวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมหาศาลเพื่อแก้ปัญหาทางการแพทย์ ปัญหาสิ่งแวดล้อม และความท้าทายด้านโครงสร้างพื้นฐานไอที

อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในปัจจุบันเช่น การแพร่ระบาดครั้งใหญ่ และสิ่งที่ตามมาจากการใช้เทคโนโลยีบนคลาวด์ เช่น ปัญญาประดิษฐ์ (AI), แมชชีนเลิร์นนิ่ง (ML) และการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (high-performance computing: HPC) ซึ่งต้องอาศัยประสิทธิภาพของซูเปอร์คอมพิวเตอร์และคลัสเตอร์ด้านการประมวลผล เพื่อแก้ปัญหาการคำนวณขั้นสูง ทำให้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เริ่มเข้ามามีบทบาทในองค์กรต่าง ๆ มากขึ้น

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ เปิดโอกาสใหม่ ๆ ในการพัฒนานวัตกรรมที่ล้ำสมัย ทำให้กระบวนการในการทำวิจัยและพัฒนา (R&D) รวดเร็วขึ้น รวมถึงการพัฒนาผลิตภัณฑ์ตามลำดับความสำคัญ เช่นเดียวกับการที่คลาวด์คอมพิวติ้งที่องค์กรใช้ ได้สร้างแนวทางทางธุรกิจใหม่ ๆ เพื่อดึงให้ลูกค้าเข้ามามีส่วนร่วม และทำให้เกิดวิธีการทำงานแบบใหม่ที่ยืดหยุ่นมากขึ้น

การที่ธุรกิจบางแห่งยังคงไม่มั่นใจในการใช้เทคโนโลยีการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC) และมีทัศนคติว่าเทคโนโลยีประเภทนี้ไม่สำคัญต่อการดำเนินงานในแต่ละวันในอีกหลายปีข้างหน้านั้นถือเป็นเรื่องปกติ แต่อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีที่ล้ำสมัยนี้กำลังจะเป็นเทคโนโลยีที่มีอิทธิพลต่อรูปแบบขององค์กรธุรกิจในอนาคต เช่นเดียวกับโครงสร้างพื้นฐานไฮเปอร์คอนเวิร์จ (HCI) และโครงสร้างพื้นฐานเวอร์ชวลเดสก์ท็อป (VDI)

ประหยัดพลังงาน

ข้อมูลของ IDC ระบุว่าภูมิภาคเอเชียและแปซิฟิก กำลังเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบ core to edge จากการเกิดขึ้นของดาต้าเซ็นเตอร์ย่อย ๆ (clusters/hubs) สิ่งที่น่าสนใจ คือ “หนึ่งในสามขององค์กรในประเทศอินโดนีเซียต่างมองว่าความยั่งยืนเป็นหนึ่งในสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาในการเลือกผู้ให้บริการด้านโคโลเคชั่น (colocation) โดยองค์กรเหล่านี้ระบุว่าการลงทุนด้านแหล่งพลังงานหมุนเวียนและการริเริ่มให้ความสำคัญด้านการเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเป็นเกณฑ์ในการคัดเลือกด้วย”

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่อวัตต์ที่น่าประทับใจของซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ ๆ ไม่เพียงช่วยให้องค์กรดำเนินกิจการอย่างเป็นมิตรกับโลกมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์และโซลูชันรุ่นใหม่ที่ประหยัดพลังงาน เพื่อช่วยลดระดับความรุนแรงของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอีกด้วย

Frontier เป็นตัวอย่างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ขับเคลื่อนประสิทธิภาพการประมวลผลบนโปรเซสเซอร์ 3rd Gen AMD EPYC และกราฟิกการ์ด AMD Instinct เพื่อส่งมอบประสิทธิภาพการประมวลผลสูงสุดกว่า 1.5 exaflops ไม่เพียงแค่ครองอันดับสูงสุดใน Top500 ครั้งล่าสุด แต่ยังอยู่ในอันดับต้น ๆ ของการจัดอันดับ Green500 ซึ่งเป็นการวัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ครั้งล่าสุดอีกด้วย

ทั้งนี้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่อยู่ในการจัดอันดับ Green500 ครั้งก่อนหน้า เช่น MN-3 ของประเทศญี่ปุ่น มีประสิทธิภาพอยู่ที่ 39.38 gigaflops per watt แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Frontier ที่ผลิตโดย HPE ตั้งอยู่ที่ห้องปฎิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ สามารถทำคะแนนได้ 62.68 gigaflops per watt ซึ่งหมายความว่าโปรเซสเซอร์ AMD EPYC และกราฟิกการ์ด AMD Instinct กำลังขับเคลื่อนประสิทธิภาพการประมวลผลบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในโลก

ในขณะที่ Lumi ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับ pre-exascale ที่ตั้งอยู่ที่ IT Centre for Science (CSC) เมืองคายานี ประเทศฟินแลนด์ ก็ติดอันดับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ประหยัดพลังงานที่สุดในโลกด้วยอัตราส่วน 51.6 gigaflops/watts

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Lumi มีการใช้เทคโนโลยีการประมวลผลที่คล้ายคลึงกับ Frontier ด้วยโปรเซสเซอร์ AMD EPYC และกราฟิกการ์ด AMD Instinct MI250X จำนวน 4 ตัวต่อโหนด ซึ่งประสิทธิภาพการประมวลผลในปัจจุบันของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Lumi จากการจัดอันดับ Top500 นั้นอยู่ที่ 151 petaflops และตามทฤษฎีแล้วจะมีประสิทธิภาพสูงสุดมากกว่า 550 petaflops ต่อวินาทีอีกด้วย

สิ่งที่ทำให้คอมพิวเตอร์เหล่านี้น่าสนใจเป็นพิเศษ คือ ลักษณะของหน่วยความจำที่สอดคล้องกับโปรเซสเซอร์ 3rd Gen EPYC และกราฟิกการ์ด MI250X ที่ได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมกับการใช้งาน ด้วยการรองรับหน่วยความจำของโปรเซสเซอร์และกราฟิกการ์ดที่สอดคล้องกัน โดยสำเนาข้อมูลหนึ่งชุดที่ได้รับการประมวลผลบนโปรเซสเซอร์และกราฟิกการ์ดด้วยการใช้พลังงานที่น้อยลงจะใช้ในการอ่าน และเขียนข้อมูลจากหน่วยความจำของระบบ ช่วยให้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับชั้นนำทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

นอกจากนี้ Lumi ยังใช้นวัตกรรม “free cooling technology” ซึ่งสามารถนำความร้อนที่ระบายออกมานั้นไปใช้กับเครือข่ายระบบทำความร้อนของเมืองคายานี โดยมีรายงานว่าเทคโนโลยีนี้จะช่วยลดคาร์บอนฟุตปริ้นท์ทั้งหมดของเมืองลงได้ 12,400 ตันต่อปี[1]

การระบายความร้อนจากดาต้าเซ็นเตอร์ทั้งหลาย อาจใช้พลังงานได้ถึง 40%[2] ของการใช้พลังงานทั้งหมด แต่การที่ Lumi ใช้กระแสลมตามธรรมชาติในการระบายความร้อนและหลีกเลี่ยงการหมุนเวียนของอากาศที่อุ่น ช่วยให้ผู้ดำเนินธุรกิจด้านดาต้าเซ็นเตอร์สามารถลดการใช้พลังงานและลดดการปล่อยมลพิษต่าง ๆ ที่เกี่ยวเนื่องกันได้

ประโยชน์ที่ได้จากนวัตกรรมทางเทคโนโลยี

Deloitte อธิบายเพิ่มเติมว่า “ความยั่งยืนไม่ใช่แค่การเพิ่มประสิทธิภาพด้านการประมวลผล พื้นที่เก็บข้อมูลและแอปพลิเคชั่นเท่านั้น องค์กรหลายแห่ง โดยเฉพาะผู้ให้บริการด้านคลาวด์กำลังสร้างบรรทัดฐานใหม่ในการดำเนินธุรกิจผ่านตัววัดด้านสิ่งแวดล้อม สังคม และธรรมาภิบาล (ESG) ซึ่งใช้เป็นตัววัดภาพรวมประสิทธิภาพด้านความยั่งยืนขององค์กร นอกเหนือจากด้านการใช้พลังงาน เพื่อพิจารณาว่าการดำเนินงานขององค์กรนั้นมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร” องค์กรหลายแห่งต่างกำลังทบทวนถึงซัพพลายเชนของตัวเองและสร้างความมั่นใจให้กับลูกค้าและผู้มีส่วนได้ส่วนเสียให้มีความสอดคล้องกับเป้าหมายด้าน ESG เช่นเดียวกับที่ AMD กำลังดำเนินการ

นอกจากนี้ยังมีบทเรียนต่าง ๆ ที่ได้เรียนรู้จากนวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกนำมาใช้โดยเฉพาะนวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่พัฒนาโดย AMD

การวิจัยของ AMD เป็นตัวอย่างหนึ่ง ซึ่งผลการวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าการที่จะมีประสิทธิภาพที่ 1200 VMS ได้นั้น ต้องใช้เซิร์ฟเวอร์ซ็อกเก็ตคู่บนโปรเซสเซอร์ AMD EPYC 7713 จำนวน 10 ตัว ในขณะที่เมื่อเทียบกับเซิร์ฟเวอร์ซ็อกเก็ตคู่บนโปรเซสเซอร์ Intel Xeon Platinum 8380 ที่มีซ็อกเก็ตจำนวน 15 ตัว นั่นหมายความว่าลดการใช้พลังงานลงได้ประมาณ 32% หรือลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ประมาณ 70 เมตริกตัน ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยจำนวนคอร์ประมวลผลต่อซ็อกเก็ต และคอร์ต่อเซิร์ฟเวอร์ที่มากขึ้น ช่วยให้การติดตั้งตัวประมวลผลที่มากขึ้นลงในเซิร์ฟเวอร์ซ็อกเก็ตคู่หรือซ็อกเก็ตเดี่ยวนั้นมีความสะดวกมากกว่า ทำให้สามารถลดจำนวนเซิร์ฟเวอร์และฟุตปริ้นท์ได้อีก

นอกจาก AMD จะเป็นบริษัทชั้นนำด้านนวัตกรรม HPC และการประหยัดพลังงานแล้ว บริษัทยังมีจุดมุ่งหมายที่แรงกล้าต่อไปในอนาคต โดยตั้งเป้าให้โปรเซสเซอร์ของ AMD และ Instinct GPU accelerators ประหยัดพลังงานได้เพิ่มขึ้น 30 เท่าระหว่างปี 2020 ถึง 2025 ซึ่งเป็นความเร็วที่เพิ่มขึ้น 2.5 เท่าจากเทรนด์ของอุตสาหกรรมระหว่างปี 2015-2020 และเป็นการใช้พลังงานต่อการประมวลผลลดลง 97% ตลอดช่วงเวลานี้[3]

ผู้นำทางธุรกิจและไอทีจะได้รับประโยชน์จากการให้ความสำคัญกับข้อมูลใหม่ล่าสุดเกี่ยวกับโลกของซูเปอร์คอมพิวเตอร์  ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันมีสมรรถนะไปไกลกว่าการมีประสิทธิภาพสูงและปรับขนาดได้ ทั้งยังปูทางไปสู่วิธีการประมวลผลและการใช้เวิร์กโหลดรุ่นใหม่ เช่น AI, การขับเคลื่อนประสิทธิภาพในการใช้พลังงานเพื่อช่วยให้เกิดความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม เป็นต้น

“ซูเปอร์คอมพิวเตอร์” อาจไม่ใช่เรื่องที่องค์กรต่าง ๆ ให้ความสำคัญในลำดับต้น ๆ แต่เป็นเรื่องที่ชัดเจนแล้วว่าเทคโนโลยี HPC กำลังมาแรงและกลายเป็นเครื่องมือที่ทุกองค์กรต้องใช้ โดยเฉพาะธุรกิจรุ่นใหม่ที่ต้องการอยู่แถวหน้าของตลาดที่มีการแข่งขันสูงในปัจจุบัน และแน่นอนว่า CPU ของ AMD ที่อยู่เบื้องหลังเทคโนโลยีนี้ สามารถช่วยกำหนดรูปแบบในอนาคตของโครงสร้างพื้นฐานไอทีให้กับองค์กรต่าง ๆ ได้