Računala velikog radnog učinka (visokih performansi) i umjetna inteligencija, danas se smatraju najvažnijim tehnologijama u svijetu – riječ je o hardveru i softveru na kojem se temelje sva ozbiljna znanstvena istraživanja, konkurentnost brojnih nacionalnih gospodarstava, pa čak i obrambene sposobnosti nekih država. Broj tih sustava povećava se svakodnevno, u gotovo svim industrijama i u sve većem broju ostalih ljudskih djelatnosti.

Širenje računalstva visokih performansi posljedica je istodobnog djelovanja tri globalna tehnološka trenda – sve veće potražnje za strojevima koji su u stanju obrađivati sve veće količine podataka koji se prikupljaju s Interneta i drugih mreža, sve šire primjene umjetne inteligencije te sve snažnijeg imperativa održivosti poslovanja u geopolitički i ekonomski sve nesigurnijem svijetu. Istodobno, sve više računalnih sustava visokih performansi primjenjuje se "u oblacima", na raznim platformama, u kombinacijama s najrazličitijim softverima, u razne svrhe, a dizajnom se razlikuju prema tome je li riječ o znanstvenoj, poslovnoj, vojnoj ili nekoj drugoj primjeni.

Superračunala u oblaku

Računalstvo visokih performansi (HPC, High Performance Computing) tehnologija je koja se postupno i stalno razvija već punih šezdeset godina, počevši od prvih IBM mainframe i Cray superračunala, korištenih u prvim istraživanjima svemira i dizajnu, sve manjih i sve snažnijih procesora, do današnjeg revolucioniranja brojnih područja – počevši od razvoja nadzvučnih letjelica koje će moći obići cijeli naš planet za samo nekoliko sati, preciznih tjednih meteoroloških prognoza vremenskih prilika, s točnošću većom od 90 posto, ekspresne proizvodnje novih lijekova i cjepiva, kojima će se liječiti dosad neizlječive bolesti i možda spriječiti neke buduće pandemije, sustava za bolju zaštitu globalnih financijskih transakcija, simulatora naseljavanja Mjeseca i Marsa, koja se već iskušavaju u virtualnim prostorima, u metaverzumu.

Računalstvo visokih performansi ne koriste samo javnim ili privatnim velikim ulaganjima financirani laboratoriji i međunarodne korporacije, već i sve više srednje velikih i malih tvrtki, ustanova i drugih organizacija – svi oni koji u svojem djelovanju žele razviti visoku poslovnu inteligenciju, kako razvojem organizacijskih kapaciteta učenja, tako i sposobnosti sintetiziranja novih informacija u uvide koji će rezultirati konkurentskom prednošću, tvrdi se u nedavno objavljenom stručnom eseju analitičke kuće IDC (The Essentials of Successful HPC Project Implementation), čiju izradu je financirala tvrtka specijalizirana za integracije informatičkih sustava, Axians Hrvatska.

Tradicionalno, infrastruktura računalstva visokih performansi smještala se u posebne pogone i specijalizirane podatkovne centre, kako bi njome bilo lakše upravljati i kako bi je bilo lakše štititi, no, kao što smo već spomenuli, danas u svijetu imamo i sve više sustava visokih performansi kojima se pristupa preko mreže, kao upravljanoj usluzi, na nekoj od platformi računalstva u oblaku (cloud). Tih rješenja zasad nema mnogo, najviše zbog složenosti i cijene takvih implementacija, ali i zbog poteškoća u integraciji računalnih sustava visokih performansi smještenih kod korisnika (u prostorima tvrtke koja ih koristi, on-premise) s onima kojima se pristupa preko Interneta (cloud). Na broj takvih implementacija utječu i viši izdaci potrebni za postizanje bolje zaštite podataka.

Sustavima računalstva visokih performansi u cloudu najviše su sklone tvrtke i organizacije u sektorima kao što su telekomunikacije, obrazovanje, zdravstvo, proizvodnja i IT usluge, a najmanje u financijskim ustanovama te državnoj upravi. Ta dva posljednje navedena sektora, kažu u IDC-u, svoje sustave za računalstvo visokih performansi najčešće će nadograđivati proširenjem kapaciteta u svojim prostorima ili u kolokacijskim podatkovnim centrima, gdje će te sustave koristiti kao izoliranu upravljanu uslugu.

Vrijeme, održivost i povrat ulaganja

Ekološka održivost poslovanja još je jedan čimbenik koji će znatno utjecati na razvoj tržišta rješenja za računalstvo visokih performansi. Visoki troškovi energije koja pokreće (i hladi) te tehnologije, i zakonodavstvo koje zahtijeva primjenu strategija za borbu protiv klimatskih promjena, stvaraju imperativ što bržeg prelaska na obnovljive izvore energije. To će učiniti 80 posto svih ustanova i tvrtki koje primjenjuju računalne sustave visokih performansi i tehnologije umjetne inteligencije.

U svemu tome, faktor je i vrijeme. Svi koji koriste superračunala nastoje na njima obaviti što više zadaća u što kraćim razdobljima. To se postiže intenzivnom primjenom koprocesora u računalima visokih performansi, a to povećava prosječnu cijenu korištenja podatkovnog centra i cloud poslužitelja. Cijena jednog tako ubrzanog poslužitelja danas je triput veća od cijene poslužitelja bez koprocesora, a da stvar bude još kompliciranija, analitičari IDC-a očekuju da će cijene koprocesora i dalje rasti. Stoga je povrat na ulaganje – mjera koja je u svakom poslu jedan od najvažnijih parametara – u svijetu računala visokih performansi još važnija.

Kao i na svakom drugom tržištu, i ovdje dosta veliku ulogu igra i konkurencija – nove tvrtke koje se bave proizvodnjom i implementacijom računalnih sustava visokih performansi niču kao poslovične gljive poslije kiše. Time se bave velikani Silicijske doline, ali i brojne startup tvrtke iz svih krajeva svijeta. Trude se sadašnje predvodnike u superračunalima potkopati nižim cijenama za sustave koji nude iste ili približno slične performanse i vrlo specijaliziranim superračunalima, fino konfiguriranima i precizno dizajniranima za svrhu zbog koje su naručena. Većina računalnih sustava visokih performansi i sustava umjetne inteligencije bavi se rješavanjem složenih matematičkih zadaća u kojima im, u najnovije vrijeme, već pomažu i u buduće će još više pomagati, kvantna računala i softver. Zato analitičari tvrtke IDC predviđaju skoru pojavu hibridnih, klasično-kvantnih računalnih sustava visokih performansi.

Hrvatski projekti na superračunalima

Na nacionalnom superračunalu Supek, koje se nalazi u podatkovnom centru Srca, na Znanstveno-učilišnom kampusu Borongaj u Zagrebu, trenutačno se provodi 150-ak projekata, na kojima radi 300-tinjak individualnih korisnika iz četrdesetak ustanova iz hrvatskog sustava znanosti i visokog obrazovanja. Najzastupljenija znanstvena područja na kojima je angažirano superračunalo Supek su računalna kemija, biologija, fizika te umjetna inteligencija. Institut "Ruđer Bošković" sudjelovao je u projektu proučavanja tzv. metilacije DNK, to jest, u boljem razumijevanju stvaranja neurotransmitera u ljudskom tijelu.

Projekt se izvodi na finskom superračunalu Lumi, koje može izvršiti preko 300 kvadrilijuna izračuna u sekundi. Cilj tog projekta je procijeniti koliko je računalnih resursa (jezgra-sati) potrebno za provođenje simulacija DNK struktura u razdobljima od 10 milisekundi i više, te dobiti odgovor na pitanje koliko će one trajati. Cilj je i pripremiti parametre za takve simulacije. Institut "Ruđer Bošković" radi i na jednom projektu s Centrom za superračunala Jülich u Njemačkoj, koje se koristi resursima superračunala Fugaku, u Japanu. Riječ je o projektu kojim se pokušavaju unaprijediti softveri koji se primjenjuju na superračunalima. U navedenom projektu riječ je o poboljšanju softvera koji se koriste u fizici materijala i molekularnoj dinamici.

Hrvatski centar HPC kompetencija

Hrvatski centar kompetencija za računarstvo visokih performansi (HR HPC CC), mjesto je na kojem korisnici iz sustava znanosti i visokog obrazovanja, industrije i javne uprave, imaju pristup inovativnim rješenjima te pridonosi osnaživanju postojećih i razvitku novih kompetencija iz područja računalstva visokih performansi. Centar je osnovan te djeluje u sklopu EuroCC i EuroCC 2 projekta, financiranih nacionalnim i sredstvima EU, usklađen je s ciljevima EuroHPC inicijative, te njime, uz podršku Ministarstva znanosti i obrazovanja, upravlja konzorcij hrvatskih ustanova: Sveučilište u Zagrebu Sveučilišni računski centar (Srce) kao voditelj, te Fakultet elektrotehnike, računarstva i informacijskih tehnologija Osijek Sveučilišta J.J. Strossmayera u Osijeku (FERIT), Tehnički fakultet Sveučilišta u Rijeci (RITEH) i Institut "Ruđer Bošković" (IRB) i Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu (FESB), kao članovi konzorcija.

Supek, superračunalo

Superračunalo Supek, u okviru projekta Hrvatski znanstveni i obrazovni oblak (HR-ZOO), složili su zajedno stručnjaci iz Srca i Axiansa. Utemeljeno je na HPE Cray tehnologiji, ima 8384 procesora, 81 grafički procesor i 32 terabajta radne memorije. Snaga mu iznosi 1.25 petaflopsa. Pohrana superračunala Supek utemeljena je na sustavu HPE ClusterStor 1000, kapaciteta 580 terabajta. Većina poslužitelja smještena je u jednom HPE Cray EX2500 ormariću, potpuno integriranom u superračunalo. Projekt HR-ZOO financiran je iz europskih strukturnih fondova s 26 milijuna eura, a nabavljeno superračunalo Supek zamijenilo je stari superračunalni klaster, Isabella.

"Projekt HR-ZOO imao je za cilj izgradnju računalnog i podatkovnog oblaka koji će biti temeljna sastavnica nacionalne istraživačke i inovacijske e-infrastrukture, s namjerom da se znanstvenoj i akademskoj zajednici u potpunosti dugoročno osiguraju napredni računalni i spremišni resursi te mrežna povezanost.

Zahvaljujući stručnosti zaposlenika Srca i Axiansa, kao i drugih dobavljača i partnerskih ustanova: Sveučilišta u Zagrebu (UNIZG), Sveučilišta J.J. Strossmayera u Osijeku (UNIOS), Sveučilišta u Rijeci (UNIRI), Sveučilišta u Splitu (UNIST), Hrvatske akademske i istraživačke mreže – CARNET-a i Instituta "Ruđer Bošković"), uspješno smo uspostavili nacionalnu e-infrastrukturu koju koristi cjelokupna akademska i znanstvena zajednica", istaknuo je ravnatelj Srca Ivan Marić i voditelj projekta HR-ZOO. Jedna od zanimljivih primjena energetski učinkovitog superračunala Supek je i simulacija potresa primjenom seizmoloških podataka. Za te proračune na starom sustavu trebalo je nekoliko tjedana, a sada se mogu provesti za jedan dan, pa čak i za nekoliko sati. Samom instalacijom sustava suradnja Srca i Axiansa nije stala, naprotiv, nastavlja se i dalje, kontinuiranim nadzorom i osiguravanjem besprijekornog rada, nadogradnjom softverskih i hardverskih komponenti te razmjenom znanja i iskustva između timova. Projektom u Sveučilišnom računskom centru, Axians je osnažio svoj položaj kao integrator sustava visokih performansi u Hrvatskoj i regiji.