Mal by slúžiť nielen vedcom a výskumníkom, ale aj malým a stredným podnikateľom.
Presúvanie ešte zabaleného superpočítača Devana medzi dvoma kamiónmi. Foto: Pavol Novák; Zdroj: SAV
Je 10. novembra pred deviatou hodinou ráno a pred Centrom spoločných činností Slovenskej akadémie vied (CSČ SAV) je nezvyčajne rušno. Napriek studenému počasiu pred ním jeho zamestnanci postávajú a pozorujú presúvanie obrovských krabíc medzi dvomi kamiónmi pristavenými oproti sebe zadnými časťami. Kto netuší, o čo ide, môže si myslieť, že priviezli nové skrine a nie Devanu, najväčší superpočítač, aký sme na Slovensku doposiaľ mali.
Prešiel kus sveta
Zvonku totiž naozaj pôsobí ako sústava veľkých plechových skríň. V angličtine sa takejto počítačovej skrini hovorí rack (čítaj rek) a znamená skôr „lešenie“ pre viacero serverov a ďalšie komponenty superpočítača. Devana má šesť „rekov“ a servisní pracovníci práve presúvajú z jedného vozidla do druhého komponenty, ktoré do nich budú inštalovať. Devana sa teda bude prenášať do budovy Centra spoločných činností po častiach.
Kým však doputovala na Slovensko, prešla pekný kus zemegule. Jej súčiastky pochádzajú z celého sveta, a keďže hlavná fabrika jej dodávateľa je v Číne, nejakú dobu sa plavila nákladnou loďou z Ázie do Nemecka, odkiaľ ju k nám priviezol kamión.
Inštalácia superpočítača Devana. Foto: Pavol Novák; Zdroj: SAV
Čo bude s Aurelom?
Devanu nainštalujú do tej istej miestnosti ako superpočítač Aurel, ktorý je už pár mesiacov vypnutý, lebo po desiatich rokoch doslúžil. A práve okolo neho prechádzame do riaditeľovej kancelárie. To však neznamená, že Aurel skončí na šrotovisku. „Umiestnime ho v Múzeu výpočtovej techniky SAV a nejaké súčiastky z neho sa zrejme budú používať na ukážky v rámci vyučovania budúcich vedcov pre oblasť výpočtových technológií,“ hovorí Lukáš Demovič, riaditeľ Centra spoločných činností SAV.
Za Devanou netreba cestovať
Demovič odhaduje, že navážanie nového superpočítača potrvá minimálne do večera a inštalovať sa bude zhruba do konca mesiaca. Začiatkom decembra by sa mal začať testovať a v januári by už mohol byť k dispozícii pre pracovníkov SAV, slovenských verejných vysokých škôl a iných výskumných ústavov. „My akademici budeme prioritne využívať Devanu na vedecko-technické účely. Dá sa však zúročiť aj pri výučbe vysokoškolských študentov, napríklad keď si budú chcieť vyskúšať aplikácie v oblasti HPC alebo strojového učenia. A na rozdiel od Aurela z nej budú mať osoh aj malí a strední podnikatelia, ktorí ju môžu využiť napríklad pri spoločných projektoch s naším Kompetenčným centrom pre HPC,“ objasňuje Lukáš Demovič.
„Devana bude, samozrejme, napojená na internet, čiže ak by niekto potreboval jej služby, nemusí cestovať do Bratislavy, ale dostane sa k nej z pohodlia svojho pracoviska alebo domova. Na stránke nášho kompetenčného centra bude čoskoro registračný portál, kde sa môžu záujemcovia o prácu na Devane prihlásiť a vypísať si projektovú žiadosť o pridelenie pracovného času,“ dodáva.
Za Devanou príde Perun
Superpočítaču dali meno Devana riaditeľ centra spolu s kolegami a má dva významy, jeden lokálnejší, druhý medzinárodný. „Podľa slovanskej mytológie je Devana bohyňa, dcéra boha Peruna. A keďže o superpočítači Devana uvažujeme v rámci budovania nového HPC ekosystému financovaného z Plánu obnovy a odolnosti ako o jeho 1. stupni, ústrednou „hviezdou“ tejto infraštruktúry bude väčší superpočítač, Perun,“ vysvetľuje. Takže mená dcéry a otca v tomto prípade symbolizujú vzťah, ale aj rozdiel v sile a vo veľkosti. „Devana zároveň ukrýva anglické názvoslovie ,development enabling’, čo znamená umožnenie ďalšieho rozvoja. Perun je súčasne skratkou ,performance unlimited’, čo síce doslova znamená nekonečný výkon, ale my máme skôr na mysli ďaleko väčší výkon ako teraz,” objasňuje riaditeľ.
O rozdieloch v parametroch a výkone prezrádza viac. „Aurel mal aj po rozšírení 4-tisíc výpočtových jadier, kým bežný notebook má 4 – 8 takýchto jadier. Devana ich má zhruba 8-tisíc, čo je dané aj vývojom, čiže namiesto rastu frekvencie, rastie počet jadier. Okrem klasických procesorov má Devana aj špecifický hardvér, volá sa akceleratory. Je založený na grafických kartách, v čom sa veľmi odlišuje od Aurela postaveného čisto na procesoroch. Veľmi z toho budú môcť profitovať moderné aplikácie, ktoré sa využívajú v oblasti umelej inteligencie a strojového učenia,“ porovnáva a dodáva, že z hľadiska nákladov bude mať Devana zhruba polovičnú spotrebu oproti Aurelovi.
Superpočítač Devana inštalujú v budove Centra spoločných činností Slovenskej akadémie vied. Foto: Pavol Novák; Zdroj: SAV
Zapojená do siete superpočítačov
„Musím spomenúť ešte jeden parameter, ktorý svedčí o technickom vývoji superpočítačov, a to výkon. V prípade superpočítačov sa výkon vyjadruje v jednotke, ktorá sa volá Flopa vypovedá o tom, koľko operácií v plávajúcej desatinnej čiarke dokáže taký stroj vykonať za sekundu. Kým Aurel mal celkový výkon zhruba 110 Teraflopov, Devana bude mať pri polovičnej spotrebe zhruba osemnásobný výkon. A Perun, ktorý pribudne neskôr, by mal mať viac ako pätnásťnásobný výkon oproti Devane.“
Devana však bez „otca“ nebude osamelá, pretože bude zapojená do siete superpočítačov nainštalovaných naprieč Európou v rámci združenie PRACE, ktoré sa venuje rozvoju vysokovýkonného počítania v Európe. Lukáš Demovič dodáva, že PRACE už pomaly končí, ale nahrádza ho spoločný európsky podnik EuroHPC Joint Union, ktorého náplňou je rozširovanie počítačovej siete v rámci Európy, a Slovensko je jeho členom.
Má superpočítač obrazovku aj klávesnicu?
Kto videl superpočítač, hoci len na obrázku, vie, že pozostáva z už spomínaných „skríň“. Keďže jeho výkon sme porovnávali s bežným užívateľským notebookom, zaujímam sa, či by sme medzi nimi našli i nejaké vizuálne podobnosti? Má aj superpočítač obrazovku a klávesnicu?
„Môže sa stať, že ich majú nejaké obslužné servery superpočítača, ktoré slúžia na špecifické prípady. Aurel mal síce dva monitory a dve klávesnice, ale používali sa možno dvakrát do roka, keď sa na ňom robil väčší servis. Inak sa celá administrácia superpočítača vykonáva cez iné zariadenia, čiže cez počítače nášho kompetenčného centra,“ vysvetľuje.
Ako hľadá superpočítač účinné lieky
Superpočítače využívajú vedci z mnohých oblastí. Často sa spomínajú napríklad v súvislosti s hľadaním nových liečiv. Počas pandémie nového koronavírusu pomocou nich vedci najprv zisťovali, či si s novým vírusom neporadia niektoré z už dostupných liekov, čo by bolo najrýchlejšie riešenie.
Ako takéto zisťovanie prebieha? Existuje na superpočítači nejaký komponent, do ktorého sa liečivo nasype či naleje spolu s poriadnou dávkou vírusu, a stroj vyhodnotí, ako na seba reagujú?
„Nie, všetko sa to deje vo virtuálnom prostredí. Do superpočítača vkladáte len informácie, napríklad priestorovo namodelovanú chemickú štruktúru molekúl liečiva a vírusu. Stroj potom pomocou pokročilých výpočtových metód skúma, ako na seba reagujú, dokonca ako to prebieha v časovom slede,“ opisuje riaditeľ Centra spoločných činností SAV.
Podľa odhadov by už v januári mohla byť Devana k dispozícii pre pracovníkov SAV, slovenských verejných vysokých škôl aj iných výskumných ústavov. Foto: Pavol Novák; Zdroj: SAV
Ako pomáha superpočítač v oblasti bezpečnosti na cestách
Ďalej vysvetľuje, že superpočítače dokážu virtuálne overiť taktiež bezpečnosť nových modelov automobilov. „Kedysi sa podstupovali nárazové testy v realite, teraz sa robia virtuálne v superpočítači, kde môžete kompletne otestovať správanie automobilu pri rôznych typoch zrážok a v rôznych rýchlostiach. Simulácie týchto zrážok sú natoľko presné, že keď ich v závere spravíte v realite, rozdiely sú minimálne alebo žiadne. Krásne to dokázali kolegovia v Českej republike v Ostrave, ktorí takýmto spôsobom v superpočítači namodelovali sedačky pre vlakové súpravy a aj v ňom overili ich bezpečnosť pri zrážkach. Na základe virtuálnych výsledkov nárazových testov postupne odľahčili konštrukciu sedačiek natoľko, že reálnymi nárazovými testami prešli na prvýkrát.“
Podľa Demoviča je jednou z najuchopiteľnejších oblastí využitia superpočítača modelovanie predpovede počasia. „Slovenský hydrometeorologický ústav pre tento účel využíva napríklad model ALADIN. Doň vkladá reálne namerané údaje, či už z meteorologických staníc, alebo satelitné snímky, a keďže superpočítač má aj informácie o zákonitostiach správania sa atmosféry a ďalších zložkách určujúcich počasie, dokáže ho na nejakú dobu predpovedať. Samozrejme, čím je táto doba kratšia, tým presnejšia je predpoveď.“
Aurela využívali najmä materiáloví vedci
Spolu s vývojom techniky rastie tiež počet oblastí, kde sa dajú superpočítače využiť. „Napríklad v biomedicíne zohrávajú kľúčovú úlohu pri sekvenovaní genómu,“ pripomína Lukáš Demovič. Keď pred vyše dvadsiatimi rokmi vedci vysekvenovali prvý ľudský genóm, bola to obrovská udalosť, ktorá bola výsledkom desaťročnej práce stoviek laboratórií na celom svete. A dnes by to trvalo iba pár hodín. „Vďaka superpočítačom však vedia vedci získať aj iné biologické informácie, veľmi dôležité napríklad pri objasňovaní štruktúry proteínov,“ podotýka odborník.
Dodáva však, že Aurela, predchodcu Devany, u nás najviac využívali vedci z oblasti v materiálovej vedy: „Zhruba osemdesiat percent strojového času sa využívalo na kvantovo-mechanické modely, ktoré dokážu riešiť interakcie atómov a molekúl v priestore, čiže štruktúru látok, na modelovanie nových materiálov a nových molekúl a skúmanie ich vlastností.“ Uvidíme, aké využitie bude mať Devana a či sa rozšíri aj o iné oblasti. Určite o tom ešte napíšeme.
