Фотоотчет: как устроен европейский суперкомпьютер Lumi?

7 апреля 2025

В финском городе Каяани, который находится в самом «сердце» региона Северная Остроботния, реализуется один из наиболее амбициозных научных проектов Европейского союза. Речь о суперкомпьютерной системе Lumi, разместившейся на территории бывшей бумажной фабрики. Суперкомпьютер позиционируется европейцами не просто как IT-платформа, а как точка пересечения высокопроизводительных вычислений, искусственного интеллекта, устойчивой энергетики и новой экономической модели регионального развития.

От бумажной промышленности к цифровой инфраструктуре

Местом для строительства Lumi стала площадка закрывшегося ранее завода UPM-Kymmene Corporation (UPM). В своё время этот производственный объект входил в число крупнейших работодателей города Каяани. Закрытие завода в 2008 году могло бы привести к экономической стагнации в регионе, но все сложилось иначе.

Являясь одной из крупнейших финских лесопромышленных компаний, UPM с головным офисом в Хельсинки, вложила средства в поддержку бывших сотрудников завода в Каяани и перепрофилирование площадки в бизнес-парк Renforsin Ranta. Тем самым бизнесмены создали плацдарм для размещения нового ЦОД.

Из бюджета UPM на перепрофилирование территории были потрачены миллионы евро. К проекту подключилось правительство Финляндии, направив десятки миллионов евро на поддержку развития бизнес-парка.

Выбор этой площадки для размещения национального суперкомпьютерного комплекса был назван стратегическим. Решение было вдохновлено кейсом поискового гиганта Google, который в 2009 году приобрёл заброшенную фабрику Stora Enso в финской Хамине и превратил её в дата-центр, охлаждаемый морской водой из близлежащего фьорда.

К 2024 году инвестиции Google в Финляндию превысили 4,5 млрд евро. В ноябре того же года американская интернет-корпорация также приобрела участок в Каяани для возможного строительства ещё одного ЦОД. Эта сделка была закрыта уже на волне роста локальной цифровой инфраструктуры.

Сочетание мощности и дизайна

Проект Lumi реализован в партнёрстве с EuroHPC JU. Архитектура этого суперкомпьютера базируется на платформе HPE Cray EX235a. Основные характеристики:

2 978 центральных процессоров (CPU) AMD Epyc Trento;
11 912 GPU-ускорителей AMD Instinct MI250X;
2 048 двухсокетных CPU в отдельном CPU-кластере;
379,7 петафлопс производительности по итогам тестирования через LINPACK;
совокупное энергопотребление — 7,1 МВт;
занимаемая площадь — 300 м² (оборудование размещено в большом ангаре бывшего цеха).

Фасад здания, в котором размещен этот ЦОД, оформлен в необычном стиле: преломлённые углы, прорези для естественного освещения, алюминиевое покрытие. По словам технического директора проекта Lumi Пекки Маннинена, выбор в пользу необычного экстерьера был сделан не просто из эстетических соображений. Подобный внешний вид выбран как способ привлечения внимания к проекту со стороны широкой общественности и политических деятелей. Это важно в контексте сохранения господдержки в условиях усиливающейся критики финансирования науки из государственных источников.

Позитивный эффекты на локальное сообщество, не связанные с созданием рабочих мест

Оператором суперкомпьютера Lumi выступает финская государственная некоммерческая компания Tieteen tietotekniikan keskus Oy, предоставляющая услуги в области высокопроизводительных вычислений, обработки данных и цифровой инфраструктуры для академических кругов, образовательных учреждений и государственных структур.

Эта организация инициировала перенос своих вычислительных мощностей из Хельсинки в Каяани, провела тендеры в рамках EuroHPC, координировала развёртывание Lumi и сегодня управляет его инфраструктурой. Она также управляет другими национальными суперкомпьютерами Финляндии, включая Mahti и Puhti. В будущем под контроль этой организации также перейдет система Roihu.

Несмотря на масштаб проекта Lumi, большинство сотрудников Tieteen tietotekniikan keskus Oy, обслуживающих эту систему, находится в Хельсинки. В Каяани работает лишь небольшая дежурная команда. Однако Lumi приносит региону ощутимую выгоду в инфраструктурном и другом плане:

Летом вся система центрального отопления Каяани функционирует благодаря теплу, поступающему из машзалов Lumi. Вода с температурой 40°C, поступающая от вычислительных узлов, подогревается до 80°C с помощью тепловых насосов и передается в систему центрального отопления. Такой подход позволяет избежать сжигания мазута, масла и мусора для генерации тепла.
Инженеры Tieteen tietotekniikan keskus Oy используют ИБП Lumi для пилотного проекта по регулированию частоты тока в национальной энергосистеме. Надёжность энергоснабжения площадки — отдельный повод для гордости финских инженеров: за 38 лет работы завода была зафиксирована лишь одна двухминутная авария в системе электропитания.

По словам финнов, будущие вычислительные системы эксафлопсного уровня, возможно, и вовсе будут функционировать без ИБП — инфраструктура системы Каяани достаточно устойчива, чтобы обходиться без источников бесперебойного питания.

История строительства: от COVID-19 до кризиса на рынке микрочипов

Компоненты Lumi специалисты начали устанавливать еще летом 2021 года — во время пандемии. Сначала были установлены процессоры и системы хранения данных, затем началась вторая фаза — GPU-кластер. Но команда проекта столкнулась с глобальным кризисом в сфере поставок компонентов, что выражалось в нехватке контроллеров электропитания, FPGA и других чипов – часто даже очень дешевых. Это обстоятельство сильно замедляло работу.

Тем не менее, к лету 2022 года система была полностью введена в эксплуатацию. Это произошло незадолго до официального запуска платформы генеративного искусственного интеллекта (ИИ) ChatGPT, которая радикально изменила отношение человечества к ИИ.

Lumi и искусственный интеллект

Хотя при проектировании системы Lumi эра генеративного ИИ ещё не наступила, в Tieteen tietotekniikan keskus Oy понимали, что глубокое обучение станет ключевым направлением. Уже сегодня Lumi используется Университетом Турку для разработки языковых моделей на финском и других скандинавских языках. Эти языки сегодня часто игнорируются разработчиками коммерческих решений на базе ИИ.

По словам представителей организации, данные на финском в интернете весьма ограничены. Однако инженеры нашли методы повышения производительности моделей путём смешивания локальных данных с англоязычными источниками. Такой подход уже дал результат: разработаны сравнительно качественные модели без потери точности. Открытая архитектура делает эти разработки доступными для других исследователей.

Авторы проекта отмечают, что коммерческие модели непрозрачны и закрыты, а их разработчики не сообщают заинтересованным сторонам о типе использованных данных и архитектуре. Модели, созданные на базе Lumi, открыты и легко масштабируются.

От молекулы к галактике: диапазон задач для суперкомпьютерной системы

На Lumi запускаются проекты самого разного уровня. В центре внимания исследователей следующие темы:

физика элементарных частиц;
моделирование галактик;
вычислительная онкология;
персонализированная медицина;
общественно-значимые ИИ-модели;
климатические симуляции.

Один из важнейших проектов называется Destination Earth (DE). Это инициатива Европейской комиссии по созданию цифрового двойника нашей планеты. Цель — создать научную базу для разработки инновационных решений в области обеспечения продовольственной безопасности, адаптации к климатическим изменениям, противодействия последствиям пожаров и др. Для DE выделено хранилище на 100 ПБ. Пока проект делит вычислительные ресурсы с другими задачами, но в перспективе может получить выделенную инфраструктуру.

Разделение путей: ИИ vs классические суперкомпьютеры

Развитие ИИ сопровождается переходом на всё более низкоточные форматы вычислений (FP8, FP4). GPU-производители ориентируются на метрику AI FLOP. При этом классические научные задачи требуют вычислений с точностью FP64 и выше. Это может привести к технологическому разделению на отдельные системы для ИИ и для стандартных высокопроизводительных вычислений.

Финны надеются, что удастся сохранить единую архитектуру: общую GPU-инфраструктуру с возможностью подключения специализированных ускорителей. По их мнению, оптимальная стратегия — не противопоставление, а слияние ИИ и классических высокопроизводительных вычислений: сначала проводится стандартная суперкомпьютерная симуляция, затем на полученных данных обучается ИИ-модель.

Другие системы финских инженеров и планы на будущее

Помимо Lumi, в Каяани располагаются суперкомпьютеры Mahti и Puhti. Они постепенно выводятся из эксплуатации. На смену машинам готовится кластер Roihu. Это новая система производительностью 49 петафлопс, рассчитанная на общенациональные задачи.

В более широкой перспективе руководство Tieteen tietotekniikan keskus Oy планирует участие в создании новой европейской ИИ-системы, которая будет характеризоваться ещё большей мощностью и гибкостью.

Выводы

Lumi — не просто суперкомпьютер и не только «королева Севера», как называют его создатели. Это проявление новой технологической парадигмы: устойчивой, распределённой, открытой. Данная платформа одним лишь фактом своего существования доказывает, что Европа в целом и, в частности, отдельные страны ЕС могут выстраивать вычислительные системы мирового уровня, не копируя, а создавая собственную архитектуру — научную, промышленную и социальную.

Суперкомпьютер Lumi стал инструментом восстановления постиндустриального региона, катализатором научных прорывов, платформой для развития редких языковых моделей, медицинских исследований и формирования климатической политики. И одновременно этот суперкомпьютер остается живым примером того, как простая точка на карте может стать точкой входа в будущее.