Europa intră în era exascale cu supercomputerul JUPITER

Europa a intrat oficial în era exascale odată cu punerea în funcțiune a JUPITER, primul supercomputer al continentului capabil să depășească un miliard de miliarde de operații pe secundă. Sistemul este operațional și a fost prezentat într-o ceremonie la care au participat lideri europeni și germani — un reper pentru știință, industrie și pentru suveranitatea digitală a regiunii.

Ce înseamnă „exascale”, pe scurt

Viteza unui computer se măsoară prin numărul de operații aritmetice pe care le poate efectua într-o secundă. Exascale înseamnă cel puțin un miliard de miliarde (10¹⁸) de operații pe secundă. Dacă cifra pare abstractă: un sistem exascale realizează în o secundă ceea ce unui laptop performant i-ar lua ani. Statele Unite au trecut primele acest prag în 2022 cu supercomputerul Frontier; JUPITER aduce pentru prima dată acest nivel de capacitate în Europa și plasează cercetătorii și companiile europene în elita globală a puterii de calcul.

Mașina: cum atinge JUPITER exascale

JUPITER combină tehnologii de vârf pentru a atinge performanțe exascale, păstrând în același timp o eficiență energetică remarcabilă pentru clasa sa:

• Platformă de procesoare. Sistemul folosește supercipurile NVIDIA Grace Hopper (GH200), care îmbină CPU și GPU în același modul, accelerând atât simulările științifice clasice, cât și sarcinile de inteligență artificială.
• Arhitectură de sistem. Construit în cabinete BullSequana XH3000 de la Eviden, cu răcire lichidă directă cu apă caldă, JUPITER este proiectat pentru densitate extremă de calcul și evacuare eficientă a căldurii.
• Scală și interconectare. Aproximativ 24.000 de supercipuri GH200 sunt legate prin NVIDIA Quantum-2 InfiniBand, cu circa 51.000 de legături de mare viteză, astfel încât datele circulă excepțional de rapid, iar toate procesoarele sunt menținute la sarcină maximă.
• Stocare și centru de date. Sistemul integrează aproape un exaoctet de stocare și este găzduit într-un complex modular de circa 50 de unități prefabricate, un design care a grăbit implementarea și va facilita extinderile viitoare.

În calcule științifice cu precizie dublă (FP64), JUPITER execută aproximativ o exaflop — adică o quintilion de operații pe secundă. Pentru sarcini de IA care folosesc precizii numerice mai reduse, este de așteptat să ajungă până la circa 90 de „exaflops de IA” în regim de vârf teoretic, ceea ce îl transformă și într-unul dintre cele mai capabile supercomputere pentru inteligență artificială din lume.

Cine l-a construit — și de ce contează politic

JUPITER este un proiect al EuroHPC, finanțat și realizat de o coaliție care include European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU), guvernul federal german, landul Renania de Nord-Westfalia și un consorțiu industrial condus de Eviden (Atos) și ParTec, cu NVIDIA furnizând platforma de calcul accelerat. Rezultatul: primul sistem exascale al Europei și, din momentul lansării, cel mai rapid de pe continent și printre cele mai rapide din lume. Dincolo de prestigiu, proiectul întărește suveranitatea tehnologică europeană, oferind cercetătorilor și companiilor acces la capacități de vârf pe teritoriul UE, fără dependențe structurale de infrastructuri externe.

Politic, miza este majoră. Calculul de înaltă performanță (HPC) susține progrese în inteligență artificială, securitate, politici climatice, industria auto, farmaceutică și multe altele. Țările cu capacitate exascale pot itera mai rapid, păstra datele sensibile sub jurisdicție proprie și clădi ecosisteme de talente și afaceri în jurul centrelor lor de calcul. Intrarea în serviciu a JUPITER transmite o ambiție clară: Europa vrea să fie producător — nu doar consumator — de calcul la frontiera tehnologiei.

La ce va fi folosit JUPITER

Supercomputerul este deja rezervat pentru o paletă largă de proiecte științifice și industriale:

• Climă și meteorologie. Echipe precum cea a Institutului Max Planck pentru Meteorologie rulează simulări climatice la rezoluție kilometrică, capabile să redea mai fidel furtuni violente, ploi torențiale și alte fenomene extreme. Acest salt de rezoluție, anterior aproape imposibil, poate duce la prognoze mai fiabile și la argumente mai solide pentru politici publice.
• Energie și materiale. Simulările la scară exa accelerează proiectarea bateriilor de nouă generație, a catalizatorilor, semiconductorilor și a sistemelor de energie regenerabilă, permițând testarea virtuală a ideilor înainte de prototipare. Rezultatul: cicluri de R&D mai scurte și costuri mai mici ale descoperirii.
• Inteligență artificială. JUPITER este și cel mai avansat supercomputer de IA din Europa, conceput pentru antrenarea marilor modele lingvistice (LLM) în mai multe limbi europene și pentru a susține modele fundamentale pentru imagine, video și date multimodale. Păstrarea antrenării pe infrastructuri europene simplifică respectarea cadrului local privind protecția datelor și suveranitatea digitală.
• Medicină și neuroștiințe. Simulatoare neuronale de înaltă fidelitate vor modela activitatea cerebrală până la nivel subcelular, cu aplicații pentru Alzheimer, epilepsie și alte patologii. Campaniile de dinamică moleculară vor aborda ansamble biomoleculare uriașe, apropiind obiectivul gemenilor digitali ai organelor pentru testarea medicamentelor și terapiilor in silico.
• Cercetare în calculul cuantic. Datorită memoriei și lățimii de bandă uriașe, JUPITER este pregătit să stabilească recorduri în simularea circuitelor cuantice, împingând mai departe limita qubiților simulabili. Astfel, algoritmii și arhitecturile hardware pot fi validați înainte ca dispozitivele fizice să atingă aceste scări.

Eficiență energetică: putere imensă, amprentă controlată

Supercomputerele pot consuma zeci de megawați; eficiența nu e un detaliu, ci o prioritate. JUPITER a fost gândit din start pentru performanță pe watt.

• Răcirea directă cu apă caldă evacuează căldura de la CPU și GPU mult mai eficient decât aerul. Pentru că apa părăsește rackurile la o temperatură utilă, energia poate fi recuperată.
• Planul campusului prevede valorificarea căldurii reziduale pentru încălzirea clădirilor din apropiere, transformând un produs secundar într-o resursă și reducând amprenta totală a instalației.
• Contează și eficiența siliciului: arhitectura Grace Hopper este optimizată pentru performanță ridicată pe watt atât în simulare, cât și în IA, ceea ce permite mai multe rezultate la aceeași energie consumată.
• Înaintea implementării complete, un rack pilot bazat pe aceeași tehnologie a condus clasamentul Green500 al eficienței; sistemul final este considerat cel mai eficient dintre primele cinci supercomputere ca viteză la nivel mondial. Combinația — rară — între viteză de elită și eficiență de top este esențială în contextul creșterii consumului electric al centrelor de date.

În ansamblu, designul răspunde direct preocupărilor de mediu: da, exascale înseamnă putere enormă, dar nu implică neapărat risipă.

De ce este important pentru economia europeană

Atât decidenții publici, cât și mediul privat văd în JUPITER o platformă științifică și economică. Întrucât IA și simularea avansată au devenit vitale în industrii de la biotehnologie și auto până la finanțe și energie, existența capacității exascale în Europa este o veritabilă pârghie competitivă:

• Reduce barierele pentru start-up-uri și IMM-uri europene la antrenarea de modele de IA de ultimă generație și la rularea de simulări la scară largă, fără export de date și fără dependență de furnizori din afara UE.
• Conceptul JUPITER AI Factory vizează un acces de tip „cloud”, esențial pentru companiile care au nevoie de vârfuri masive de calcul fără a deține un supercomputer propriu.
• Prin alinierea misiunilor științifice de interes public cu accesul industrial, Europa poate accelera valorificarea progreselor HPC în produse: materiale mai sigure, vehicule mai ușoare, sisteme energetice mai curate și progrese medicale concrete.

Există și o dimensiune a talentelor. Infrastructuri precum JUPITER atrag și rețin ingineri, matematicieni, chimiști și informaticieni; creează trasee de formare cu universitățile, finanțează doctorate ancorate în probleme reale și consolidează clustere regionale de inovație. În timp, se creează un cerc virtuos: instrumente mai bune atrag profesioniști mai buni; profesioniștii mai buni construiesc instrumente mai bune.

Cum s-a realizat atât de repede

Implementarea rapidă a fost posibilă datorită unui concept modular de centru de date: unități prefabricate, de înaltă tehnologie, asamblate ca niște „cărămizi” într-o infrastructură completă. Astfel s-au scurtat lucrările, s-au redus deranjamentele la fața locului și se vor facilita extinderile pe măsură ce evoluează generațiile de cipuri. Amplasamentul integrează distribuția electrică, rețelele și răcirea cu lichid într-un aranjament care privilegiază mentenanța și disponibilitatea. Este un model pe care Europa îl poate reutiliza pentru următorul val de mașini, cu mai multă coerență și risc de proiect mai mic.

Acces, guvernanță și gestionarea datelor

Un supercomputer de această anvergură ridică întrebări despre cine îl poate folosi și în ce condiții. Foia de parcurs a JUPITER prevede un mix de sarcini academice, de interes public și industriale, alocate prin apeluri evaluate de experți, inițiative strategice și canale comerciale. Este esențială o guvernanță clară: politici transparente de alocare; confidențialitate și securitate solide pentru seturile de date sensibile; respectarea principiilor europene privind protecția datelor, siguranța și responsabilitatea în IA. Cu astfel de garduri de protecție, JUPITER poate extinde accesul fără a compromite încrederea.

Provocări de urmărit

Chiar și cu un debut reușit, rămân câteva provocări:

• Maturitatea software-ului. Performanța de vârf cere cod optimizat pentru GPU, memorie cu lățime mare de bandă și interconectări complexe. Multe aplicații științifice au încă nevoie de modernizare profundă.
• Planificare echitabilă. Echilibrarea proiectelor „fanion” (de pildă, simulări climatice la scară continentală) cu propuneri mai mici, dar promițătoare, ale echipelor tinere sau start-up-urilor necesită politici atente și comunicare clară.
• Ciclu de viață și upgrade-uri. Hardware-ul exascale evoluează rapid. Planificarea actualizărilor incrementale, logistica pieselor și compatibilitatea cu viitoarele procesoare vor menține sistemul competitiv.
• Piețe de energie. Deși foarte eficient, JUPITER consumă o putere considerabilă. Contracte pe termen lung pentru electricitate verde și investiții continue în recuperarea căldurii vor ajuta la controlul costurilor și emisiilor.

Un nou răsărit pentru supercomputingul european

JUPITER nu este doar un computer mai mare; este o platformă pentru descoperire și competitivitate. Pentru știință, deblochează simulări cu rezoluție mai mare și orizonturi temporale mai lungi ca niciodată — de la modele climatice capabile să „rezolve” furtuni, la sisteme moleculare ce ating complexitatea vieții. Pentru industrie, permite cicluri de produs mai rapide, proiectări mai sigure și IA mai capabilă, antrenată cu limbi și date europene. Pentru factorii de decizie, demonstrează că cooperarea paneuropeană poate livra, la timp și eficient, infrastructuri la frontiera posibilului.

Cursa exascale nu s-a încheiat; mașinile vor deveni mai rapide, mai specializate și mai eficiente. Dar cu JUPITER pornit și deja la lucru, Europa a făcut un pas definitoriu — de la consumator la actor în cea mai avansată computație a lumii.