„Ebbe a tükörbe nehéz belenézni” – unokájuk fotózta végig Marika és Sándor tízéves búcsúját
Szajki Bálint fotóriporter éveken át dokumentálta, ahogy nagymamája otthon ápolja súlyos beteg nagypapáját.
Valódi kísérletek helyett elég betáplálni a gépbe a megfelelő szoftvert, megnyomni a Start gombot, és a feladat összetettségétől függően előbb-utóbb megszületik a válasz. Nagyon leegyszerűsítve így foglalható össze, miként működnek a szuperszámítógépekkel végzett kísérletek. A kutatók munkája ugyanis jelentős változáson esett át. Az időigényes és/vagy költséges kísérletezgetés helyett ma már a számítógépek mondják meg, hogy egy kísérlet milyen kimenetellel végződhet.
Jó példa erre a világ sokáig legerősebb gépe, a kínai Sunway TaihuLight System, amely 93 petaflop/másodperc (flops, floating point operations per seconds, lebegőpontos matematikai műveletek másodpercenként) sebességgel képes elvégezni a rábízott szimulációt. Mindez több mint 10 millió processzormag együttes munkáját jelenti. Ezzel a teljesítménnyel nemrég sikerült a valaha volt legnagyobb volumenű univerzumszimulációt elkészíteni. A világ szuperszámítógépeinek 2017 nyarán készült toplistáján egyébként a második is egy kínai gép lett, míg a harmadik helyre a svájci nemzeti szuperszámítógép-központ (CSCS) Piz Daint nevű gépe került. Beszédes, hogy az ötszázas listára 169 amerikai és 160 kínai gép fért fel. Kína pedig már dolgozik az újabb változaton, ami a Sunway TaihuLight Systemnél is tízszer gyorsabb lesz. Az Egyesült Államok pedig már a kínaiak nyakában van: éppen pénteken vették vissza a vezetést az Oak Ridge Nemzeti Laboratúriumban lévő, Summit nevű géppel.
A kínai Sunway TaihuLight System
top500.org
Nem csoda, hogy az Európai Bizottság úgy döntött: az uniónak saját szuperszámítógépet kell építenie. Az európai kutatók jelentős része ugyanis jelenleg Amerikában és Ázsiában, a felénk elérhetőnél jóval erősebb számítógépeken dolgozza fel a szükséges adatokat, ami több szempontból is aggályos – elég csak az adatvédelemre vagy az üzleti titoknak minősülő információk érzékenységére gondolni. A tervek szerint 2020-ig mintegy 1 milliárd eurót költenek el az EuroHPC (High-Performance Computing) nevű projektben, amelynek célja, hogy a világ egyik legerősebb szuperszámítógépe Európában legyen.
„Magyarországon jelenleg Budapesten, Szegeden, Debrecenben, Miskolcon és Pécsett működik szuperszámítógép. Ezek az architektúrájukban különböznek” – magyarázza Gál Zoltán, a Debreceni Egyetem Szuperszámítógép-központjának vezetője. Ez azt jelenti, hogy az egyes gépek más-más feladatokat képesek hatékonyan megoldani. Az időjárás-előrejelzéssel kapcsolatos számításokat például Pécsett és Miskolcon végzik, míg a nagyobb, részekre bontható, például egészségügyi feladatok számolásánál a szegedit és a debrecenit vetik be.
A hazaiak közül a hajdú-bihari rendszer a leggyorsabb, körülbelül 380 teraflop/másodperc a számítási sebessége. Ez 0,38 petaflop/másodpercet jelent – még kétszázad része sincs a Sunway TaihuLight System 93 petaflopjának. Éppen ezért jöhet jól a hazai kutatók számára (is), ha egy olyan gép épül az EU-ban, amelyik a hazai összteljesítménynél nagyságrendekkel nagyobb kapacitású lesz.
„A debreceni gép terhelése jelenleg 120 százalékos, vagyis a jelentkezőknek várniuk kell arra, hogy a kísérletüket el tudják végezni rajta. Ez bizonyos szempontból jó hír, hiszen a rendszer mintegy 3 milliárd forintból épült ki, így az lenne a luxus, ha üresjárata lenne a gépnek” – mondja Gál Zoltán. A rendszert az optimális kihasználás érdekében úgy építették ki, hogy az üzembiztos működést lehetőség szerint semmi se veszélyeztesse. Amellett, hogy a gépet szünetmentes tápegységgel látták el, egy hajómotorral meghajtott generátorral is felszerelték. „Ha egész Debrecenben megszűnne az áramellátás, 3-4 napig akkor is tovább tudna működni a masina” – teszi hozzá a szakember. Energiaéhség tekintetében egyébként nem szerénykedik a 250 kilowattórás gép: működése évente 60–80 millió forintos villanyszámlát eredményez.
A csongrádi szuperszámítógép a Szegedi Tudományegyetem központi szervertermében kapott helyet. Itt vízhűtés, szünetmentes áramellátás és állandó fizikai felügyelet biztosítja a folyamatos működést. A gépet nem az egyetem, hanem a Kormányzati Informatikai Fejlesztési Ügynökség üzemelteti. Elérhetősége azonban helyi szinten is rendkívül fontos lehet. Fekete Csaba, az SZTE Informatikai és Szolgáltatási Igazgatóság vezetője szerint ugyanis az egyetemi kutatások mellett a szegedi lézerközpontban (ELI) végzett kísérletek során keletkező adatok feldolgozásához is igénybe vehetik majd a számítási kapacitását.
Lézerközpont Szegeden. Számolnak vele
MTI / Áka Konzorcium
„Hogy konkrétan milyen kísérleteket végeznek az egységgel, azt mi nem követjük, azt viszont igen, hogy az akadémiai közösség igen intenzíven használja a rendszert” – árulja el a HVG-nek Fekete Csaba. A szakember szerint nem csoda, hogy a jelentkezőknek itt is sorba kell állniuk a kapacitásért, mert bár a gép képes párhuzamosan több kísérletet is végezni, a hatékonyság érdekében nem lehet akármennyi folyamatot egyszerre futtatni.
És ez az a pont, ahol európai szinten is komoly problémával találkozhatunk. A szuperszámítógépek használatához ugyanis már nem elegendő a hagyományos értelemben vett informatikai képzés. Ahhoz, hogy egy kísérletet szimuláló szoftvert valaki el tudjon készíteni, ismernie kell a szuperszámítógép működését, és azt, hogyan lehet úgy megírni a kódot, hogy az optimálisan fusson a rendszeren. Fekete szerint ellenkező esetben a gép előnyéből (a számítási sebességéből) szinte semmit sem fognak érzékelni azok, akik a kísérletet végzik. A kódokat elkészítő szakembereknek ráadásul érteniük kell például a fizikusok, biológusok kéréseit, hogy azokat le tudják fordítani a gépi nyelvre. „Ilyen szakemberekből viszont nagyon kevés van, és egyelőre a képzésük sem megoldott” – hangsúlyozza Fekete. A Szegedi Tudományegyetemen ezért egy olyan szolgáltatás kialakításán dolgoznak, ahol a stáb megérti a kutatók igényeit, és elkészíti a kísérletükhöz szükséges kódot.
Az intézmény már megkezdte a csoport felállítását, a tervek szerint néhány éven belül érhetnek a folyamat végére. „Az egyetem az elnyert uniós támogatásból azt vállalta, hogy 2020-ra elérhetővé teszi a szolgáltatást. Ha addigra az európai szuperszámítógép is megépül, akkor az SZTE csapatának segítségével akár annak kapacitásához is hozzáférhetnek a hazai kutatók” – teszi hozzá a szegedi informatikai vezető.
| Mire jó egy szuperszámítógép? |
Alapvetően hat különböző típusú feladat elvégzésére fejlesztik ki a rendszereket. A kutatók ennek megfelelően az alábbiakra használhatják a szuperszámítógépeket, jellemzően hatalmas adatmennyiségek elemzésével: – fizikai szenzorokból kinyert adatok feldolgozására (például a közlekedés monitorozására); – időjárás-előrejelzésre (ezt hasznosíthatja a mezőgazdaság is); – virtuális valóságban történő szimulációk végzésére (még a megépítése előtt kiszámolható például, hogy a légellenállása miatt mennyit fogyasztana egy autó); – a genomikát érintő kísérletekre (különböző betegségek kialakulására való hajlam valószínűségének kiszámítására); – gazdasági-társadalmi elemzésekre (például hogy milyen hatása lehet a nemzetgazdaságokra a nemzetközi pénzmozgásnak); – az orvosi képfeldolgozás segítésére (például több száz MRI-felvétel egyidejű elemzésére). Bár a szuperszámítógépek egyszerre több különböző kísérletet is végezhetnek, nem minden feladat futhat párhuzamosan. Ha egy kísérlet folytatása egy másik szimuláció eredményétől függ, akkor annak lefutását mindenképpen meg kell várni, még akkor is, ha a gépnek esetleg több ezer processzora állna még rendelkezésre. Amikor a feladatot befejezte, és nincs más tennivalója, a gép képes alvó üzemmódba kapcsolni magát, amivel jelentős mértékben csökkenhet az egyébként tetemes áramfogyasztása. A rendszerek működtetése ugyan költséges, ám a szuperszámítógépes megoldások Gál Zoltán szerint 50–100-szor hatékonyabbak, mintha fizikai valójukban kellene elvégezni a kísérleteket. Ráadásul a gépek a nap 24 órájában dolgoznak, és az interneten keresztül bármikor hozzáférhetők az eredmények távoli kutatók számára is. |
Ha máskor is szeretne olvasni hasonló témákról, keresse a Tech + tudomány rovatot a HVG hetilapban és kövesse a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
A cikk a HVG 2018/6. számában megjelent írás aktualizált változata.
