Het nieuwe systeem zal relatief wel zuiniger zijn dan zijn voorganger. Maar absoluut hoeft dat niet zo te zijn, want een computer die de helft zuiniger is maar wel tien keer zo groot, vreet vijfmaal zoveel energie.

“Duurzaamheid wil zeggen dat je tegenwoordige problemen oplost zonder toekomstige generaties op te zadelen met extra problemen”, zegt Anwar Osseyran, algemeen directeur van SARA Reken- en Netwerkdiensten. Osseyran is tevens nauw betrokken bij een aantal groene initiatieven in Nederland en daarbuiten.

Hij ziet een dubbele uitdaging: “Namelijk het duurzaam maken van supercomputers en de apparatuur een grote rol laten spelen bij het verhogen van de duurzaamheid in het algemeen.” Willen supercomputers een goede bijdrage leveren, dan zullen ze in staat moeten zijn om bijvoorbeeld zeer grote en zeer fijnmazige wiskundige modellen van het klimaat door te rekenen. Daarvoor zijn systemen nodig die 1000 petaflops, ofwel 1 exaflops, aan rekenkracht hebben.

“Het is niet de vraag of er een computer komt met een kracht van 1 exaflops, maar wanneer dat gebeurt”, zegt Dongarra. “Een dermate krachtig systeem is onontbeerlijk, willen we tenminste maatregelen kunnen nemen tegen de opwarming van de aarde. En zo’n model moet snel worden doorgerekend en niet na een jaar of tien pas.”

Wil de mensheid een goed inzicht krijgen in alle fenomenen die op aarde kunnen optreden, dan dient er inzicht te zijn. Een computermodel kan dat inzicht verschaffen, waarbij het wel zaak is om het rekenwerk op tijd klaar te hebben. Te laat is in dit geval absoluut geen optie.

“Wat ook niet kan”, stelt Dongarra, “is dat een dergelijke ultrasnelle computer zorgt voor een gigantische uitstoot van kooldioxide. Onlangs is in het Verenigd Koninkrijk een dergelijk systeem in gebruik genomen. Het diende om de veranderingen in het klimaat te kunnen voorspellen en het stond opgesteld bij het weerinstituut in Devon. Het bleek dat de machine, een IBM-systeem ter waarde van 30 miljoen pond, uitermate verkwistend was. Toen de pers daar achter kwam, werd het hele project neergesabeld.”

Nieuwe supercomputers worden zo gemaakt, dat ze zuinig omgaan met energie. Dongarra: “Dat betekent dat ze een gigantische hoeveelheid rekenkernen aan boord hebben die op een relatief lage klok en een dito voedingsspanning werken. Denk wat aantallen betreft rustig aan een miljard of meer. Om al die cores in de pas te laten lopen, is een zeer geavanceerd beheersysteem nodig. Ook de applicatiesoftware zal geheel opnieuw ontwikkeld moeten worden, want die bestaat nog niet voor zo’n groot rekencomplex. De wetenschappelijke wereld zal SEnD samen met de industrie SEnD zijn beste beentje moeten voorzetten!”

Naar verwachting zal de eerste exa­scale-computer, een systeem dat 10 tot de macht 18 berekeningen met drijvende komma per seconde kan uitvoeren, tegen het jaar 2020 worden gebouwd.

“We baseren ons daarbij op de geschiedenis van de snelste computers ter wereld. Daar zien we iedere veertien maanden een verdubbeling van de rekenkracht. En dat is dus sneller dan de wet van Moore. Dat komt neer op een versnelling met een factor 1000 elke tien jaar”, aldus Dongarra.

Ontwikkelaars zijn geneigd om vooral naar de hardware van zo’n systeem te kijken. “Maar de software is veel belangrijker en biedt ook meer kansen om je ontwikkelingsgeld terug te verdienen. Ga maar na, de hardware heeft een ‘halfwaardetijd’ van jaren, bij software is dat eerder decennia. De ‘return on investment’ is bij software potentieel stukken groter.”

De software krijgt ook een zeer cruciale taak, namelijk het in leven houden van de hardware. Dongarra: “Hoe meer onderdelen je bij elkaar voegt, des te korter wordt de ‘mean time to failure’. Bij een exascale-computer, zoals die over een jaar of tien gebouwd zal worden, bedraagt de MTTF naar schatting één enkele dag. De software zal dan zorgen voor dynamische overschakeling, zodat een defecte component direct wordt vervangen door eentje die wel werkt. Een snelle schakeling tussen de twee componenten zorgt daarvoor”, aldus Dongarra.