O supercomputador Alps é um sistema computacional de alto desempenho financiado pela Confederação Suíça através do Domínio das EPF, com sua sede e infraestrutura principal situadas em Lugano. Integra o Centro Nacional Suíço de Supercomputação (CSCS), prestando serviços de infraestrutura de cálculo a grupos de investigação científica selecionados.
O Centro Nacional Suíço de Supercomputação (CSCS) foi fundado em 1991 e mantém um laboratório aberto para processamento e análise computacional. Entre os projetos históricos atendidos pela instituição estão o tratamento de dados do Grande Colisor de Hádrons (LHC) no CERN, o armazenamento de dados para o laser de raios X SwissFEL do Instituto Paul Scherrer e simulações para previsões meteorológicas executadas pelo serviço nacional MeteoSwiss. Essas tarefas foram transferidas ao longo das décadas para clusters progressivamente mais potentes. Desde 2020 e com a implementação da linha HPE Cray EX, a denominação Alps passou a designar as sucessivas gerações do maquinário. Em 14 de setembro de 2024, a variante HPE Cray EX254n do supercomputador Alps foi oficialmente inaugurada. Durante as fases de planejamento, sua capacidade estimada foi descrita como suficiente para treinar o modelo de linguagem de grande escala (LLM) GPT-3 da OpenAI em cerca de dois dias. O sistema baseia-se nos circuitos integrados Grace Hopper GH200 desenvolvidos pela Nvidia e atinge um rendimento sustentado de 435 petaFLOPS (435 quatrilhões de cálculos por segundo). Em junho de 2026, figurava entre os dez supercomputadores mais rápidos do mundo. A alocação de tempo de cálculo é gerida por um comitê científico multidisciplinar. Entre os projetos aprovados destaca-se a cooperação científica entre a EPFL e o Instituto de Saúde Global da Universidade Yale, que emprega o cluster para o treinamento de modelos abertos da Meta com dados de pesquisa biomédica. O Alps integra também os projetos estruturantes da Iniciativa Suíça de Inteligência Artificial, conduzida em conjunto pela ETH Zurique e pela EPFL.
Estrutura
Sede do CSCS em Lugano, Suíça.Canalizações subterrâneas do sistema de refrigeração líquida dos computadores do CSCS.
Para abrigar e operar a infraestrutura de computação de alto desempenho, foi construído um centro de dados dedicado e um edifício administrativo anexo em Lugano-Cornaredo. O edifício do centro de dados possui três pavimentos. O piso inferior acomoda as instalações básicas de suporte, incluindo transformadores primários de energia, ramais de abastecimento hídrico e bancos de baterias para alimentação de emergência. O sistema de arrefecimento dos gabinetes e dos edifícios no verão aproveita as águas profundas do Lago de Lugano. A partir de uma profundidade de 45 metros, 460 litros de água fria por segundo são captados e transportados até as instalações ao longo de uma tubulação de 2,8 quilômetros (1,7mi). No centro de dados, a água do lago arrefece o circuito interno fechado do supercomputador através de trocadores de calor. O piso intermediário realiza a distribuição secundária por meio de unidades gerenciadoras de energia que viabilizam configurações modulares dos equipamentos no pavimento superior. As salas de computação ocupam o último andar. A montagem do Alps com arquitetura massivamente paralela foi fornecida pela Hewlett Packard Enterprise (HPE), que adquiriu a Cray em 2019, ocupando uma área de 2.000m².
Eletrônica
Disposição interna dos gabinetes eletrônicos do supercomputador Alps.
Para atingir alto rendimento computacional, combinações de processadores centrais (CPUs), aceleradores gráficos (GPUs) e módulos de memória dedicados (128GB de memória RAM LPDDR-5X e 96GB de memória HBM3) são integrados no mesmo substrato monolítico disponibilizado pela Nvidia. O arranjo de processadores centrais é denominado Grace, formado por núcleos ARMv9 Neoverse-V2 baseados em arquitetura RISC. As GPUs são as unidades aceleradoras Hopper H100 Tensor Core. A combinação das CPUs e GPUs integradas sobre o mesmo circuito integrado de altíssima escala (VLSI) recebe a designação comercial de GH200 Grace Hopper, batizada em homenagem a Grace Hopper. O sistema Alps totaliza 1.305.600 núcleos de processamento. A troca de dados entre os 2.688 nós ocorre por meio de uma malha proprietária compatível com Ethernet denominada Slingshot-11, a uma taxa de transferência de 200Gbit/s por nó. Cada nó unitário é estruturado na configuração Quad GH200, composta por quatro módulos GH200. Essa montagem atua como um sistema NUMA único de 288 núcleos de CPU e quatro GPUs. As CPUs Grace comunicam-se através de um barramento com coerência de cache, enquanto as GPUs Hopper trocam dados diretamente pelo protocolo NVLink.
Operação
Uma equipe técnica do CSCS atua no desenvolvimento e otimização de bibliotecas de software voltadas a diferentes disciplinas científicas. A demanda energética do cluster em regime de carga plena atinge 10MW. Os custos de fornecimento de eletricidade são estimados em aproximadamente 15 milhões de francos suíços (CHF) por ano.
A implantação do supercomputador Alps demandou um aporte financeiro inicial de cerca de 100 milhões de francos suíços, com um orçamento anual de custeio e manutenção estipulado em 37 milhões de CHF em 2024.
Em novembro de 2024, o Alps posicionou-se na 7.ª colocação da listagem do TOP500 entre os computadores mais velozes do mundo, alcançando a marca homologada de 434,9 petaFLOPS no teste de referência.
Impacto ambiental
Em 2025, o portal Swissinfo destacou que a operação do Alps é suprida integralmente por fontes de energia hidrelétrica, registrando emissões diretas insignificantes de dióxido de carbono (CO2). O circuito térmico de água utilizado no arrefecimento dos gabinetes é reaproveitado para alimentar o sistema de aquecimento urbano da cidade de Lugano. O consumo elétrico médio do supercomputador situa-se em cerca de 7 megawatts, equivalente à demanda de cerca de 10.000 residências na Suíça. Embora a pegada de carbono direta seja baixa, pesquisadores ressaltam os desafios ambientais indiretos relacionados à carga imposta sobre a rede de transmissão e aos volumes de água manipulados no circuito hídrico. Em contrapartida, os defensores da infraestrutura salientam que seu poder de cálculo acelera modelos de climatologia, meteorologia e pesquisas biomédicas essenciais.
↑TOP500: Alps, top500.org. Acessado em 30 de setembro de 2024.
↑Fusco, Luigi; et al. (2024). «Understanding Data Movement in Tightly Coupled Heterogeneous Systems: A Case Study with the Grace Hopper Superchip» (em inglês). arXiv:2408.11556 [cs.DC]
