Ja jūsu dators ir kļuvis par lēnu, tas nozīmē, ka tas ir vecs un jāpērk jaunāks. Sacensība starp tehnoloģiju izstrādātājiem notiek visu laiku, un šajā jomā inovatīvas firmas var gūt labu peļņu. Līdz 2005. gadam datoru ātrdarbību palielināja, paaugstinot takts ģeneratora darba frekvenci un datoru mikroprocesoru tranzistoru izmērus. Tomēr šāds attīstības process apstājās, jo datoru mikroprocesori bija intensīvāk jādzesē. Tagad mikroprocesora, kas veic aprēķinus datorā vai viedtelefonā, takts frekvence ir 2-3 GHz (giga herci) jeb 2–3 miljardi (109) svārstību sekundē (ne stundā).
Taču kā vēl citādi varētu palielināt datoru ātrdarbību? Uz šo jautājumu tehnoloģiju izstrādātāji nemitīgi meklē atbildes, un rod arī jaunus risinājumus. Viens no tiem – augstas veiktspējas skaitļošanas (High-Performance Computing – HPC) sistēmas jeb superdatori. Diemžēl Latvijā šo superpalīgu loma vēl ir maz apjausta un izmantota. Par superdatoru nākotni – kā tos izmantot uzņēmējdarbībā un valsts institūcijās un kāpēc superdatoru attīstībā nepieciešams valsts atbalsts – diskutēsim starptautiskajā konferencē The 4th Baltic HPC and Cloud Computing Conference, kas notiks 11. un 12. aprīlī Rīgas Tehniskajā universitātē (RTU) un kuru rīko RTU sadarbībā ar HPC kompetences centru Latvijā SuperS un pieciem HPC kompetences centriem Baltijas jūras reģionā – Igaunijā, Lietuvā, Zviedrijā, Somijā un Dānijā.
Kā aizsākās superdatoru attīstība Latvijā
Jau pirms aptuveni 20 gadiem Eiropas Kodolpētniecības centram (CERN) vajadzēja apstrādāt lielu daudzumu datu, ko nevarēja paveikt ar vienu datoru. Ieviesa Grid jeb tīklveida skaitļošanu. Datus no CERN caur internetu nosūtīja uz daudzu Eiropas Savienības (ES) valstu skaitļošanas centriem un pēc aprēķiniem saņēma atpakaļ rezultātus. Daudzas Eiropas skaitļošanas mašīnas jeb klasteri tika iekļauti šajā projektā, un tas nodrošināja būtisku datu apstrādes ātruma palielinājumu.
Arī Latvijas Universitātes (LU) Matemātikas un informātikas institūts un Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) Elektronikas un telekomunikāciju fakultāte iesaistījās BalticGrid projektā, ar saviem datoru klasteriem veicot aprēķinus un rezultātus sūtot uz CERN. Pēc tam radās mākoņdatošana jeb mākoņskaitļošana (cloud computing), kas pārņēma šo procesu.
Mūsdienās mākoņskaitļošana ir kļuvusi ļoti populāra. Praktiski ikviens pašlaik var kaut kur mākonī saglabāt savus dokumentus, fotogrāfijas un citus datus, taču datu nosūtīšana un rezultātu saņemšana caur internetu, tāpat kā Grid skaitļošanā, procesu aizkavē.
2012. gadā uz BalticGrid projektā izveidotā skaitļošanas klastera bāzes radās RTU HPC centrs. Šo gadu laikā tas 10 reizes ir palielinājis savu skaitļošanas jaudu, kļūstot par vadošo Latvijā un spējot nodrošināt augstas veiktspējas skaitļošanas (High-Performance Computing) vajadzības.
Kaut arī superdatora tehnoloģijas ir liels atbalsts gan zinātnes, gan valsts un pašvaldību institūcijām, gan arī uzņēmumiem, jo pasaules pieredze rāda, ka superdatora iespēju izmantošana ir palīdzējusi ieviest inovācijas, kas citādi, visticamāk, nebūtu iespējams, tomēr Latvijā superdatoru loma vēl nav pienācīgi novērtēta.
Trīs lielākie izaicinājumi
Ir identificēti trīs lielākie izaicinājumi, kas būtu jāpārvar, lai arī Latvijā aktīvāk izmantotu HPC resursus.
Pirmais – informācijas trūkums. Kaut arī superdatoru piedāvātās iespējas ir ārkārtīgi lielas, Latvijā mazāk nekā 20% uzņēmēju zina, kas ir superdators, un mazāk nekā 5% Latvijas uzņēmumu zina, ka superdatoru ieviešanai var piesaistīt Eiropas investīcijas, liecina Latvijas HPC kompetences centra SuperS novērojumi, ikdienā strādājot ar Latvijas un Eiropas uzņēmējiem.
Otrais – ilgtermiņa plāna neesamība Latvijas politikas plānošanas dokumentos. Tas noved pie neziņas, vai Latvija spēs turēties līdzi straujajai digitālajai attīstībai? Diemžēl datortehnika mūsdienās noveco krietni ātrāk nekā cilvēks un HPC infrastruktūrā ir jāiegulda diezgan daudz. RTU HPC centrs ir aprēķinājis – lai turētos līdzi digitālajai attīstībai, katru gadu infrastruktūras attīstībā jāiegulda vidēji 0,5 miljoni eiro. Pašlaik šo naudu izdodas iegūt no privātajiem ziedotājiem, pašu ienākumiem un dalības Eiropas projektos, kurus īstenojam ar Izglītības un zinātnes ministrijas atbalstu. ES iegulda daudz resursu EuroHPC attīstībā, un arī Latvija kā šīs organizācijas biedre gūst labumu no šī procesa.
Trešais – HPC sistēmu speciālistu trūkums. Risinājums tam pašlaik uz trīs gadiem ir ES Atveseļošanas un noturības mehānisma investīcijas projekts “Augsta līmeņa digitālo prasmju apguve Latvijā augstas veiktspējas skaitļošanas tehnoloģiju jomā”. Šajā projektā ir iesaistījušās trīs Latvijas zinātnes universitātes – RTU, Rīgas Stradiņa universitāte un LU – kurās mācībspēki paši apgūst superdatora iespējas, integrē tās 12 studiju moduļos un dažādu jomu studenti turpmāk jau studiju vidē apgūs superdatoru lietošanu. Ticu, ka jau pēc gada darba tirgū jutīsim HPC jomas ekspertu pieplūdumu. Viņi būs pieprasīti ne tikai Latvijā, bet visā Eiropā un arī pasaulē, jo superdatoru attīstība turpinās visu laiku.
Latvijai tuvākais – Somijas superdators LUMI
Latvija var iedvesmoties no citvalstu pieredzes. Piemēram, Somijā, Kajāni, 2022. gadā tika izveidots tolaik trešais jaudīgākais pasaules superdators LUMI, kas ir arī trešais zaļākais, jo elektroenerģiju saņem no vietējām hidroelektrostacijām. Pilsētas apkurei izmanto 30% no skaitļotāja radītā siltuma. LUMI superdatora skaitļošanas jauda sasniedz 1,5 miljonu klēpjdatoru iespējas, kurus, sakraujot vienu uz otra, izveidotos 23 km augsts tornis.
RTU HPC klasteris šobrīd ir “maziņš” salīdzinājumā ar LUMI, bet Latvijas zinātniekiem un uzņēmējiem tas ir labs sākums darbam ar superdatoru. Ja vajadzīgi lielāki resursi, var pieteikties izmantot kādu no ES lielajiem superdatoriem, ko Latvijas zinātnieki arī dara.
Latvijas uzņēmēju pieredzes ar superdatoriem
Latvijas superdatoru spējas jau ir pārbaudījuši vairāki uzņēmumi, no kuriem var minēt divus piemērus, kas demonstrē HPC lielo pienesumu ekonomikas attīstībai uzņēmējdarbības vidē.
Latvijā pirmais uzņēmums, SIA CastPrint, kurš saņēma 2018. gadā dibinātās Eiropas organizācijas EuroHPC finansiālo atbalstu, superdatora iespējas sāka izmantot, lai delnas locītavas fiksatora ražošanu 3D printēšanas posmā padarītu pat par 25% efektīvāku. Ražošana kļuva ātrāka, patērēja mazāk resursu, un tas ļāva samazināt arī produkta gala cenu patērētājam.
Otrs ir mākslīgā intelekta jaunuzņēmuma Semantic Intelligence pieredzes stāsts. Šis uzņēmums farmācijas nozarei piedāvā nākamās paaudzes patentu analīzes platformu, kas būtiski paātrina jaunu zāļu atklāšanas un arī pašu zāļu izstrādes procesu. Uzsākot lietot superdatoru, uzņēmums ieekonomēja aptuveni 30%.
Latvija HPC pasaulē
Latvija ir pievienojusies Eiropas organizācijai EuroHPC un projektam EuroCC, kas izvirzīja uzdevumu izveidot nacionālo kompetences centru augstas veiktspējas skaitļošanas jomā. Ir izveidots Latvijas HPC kompetences centrs SuperS, un ir uzsākta projekta otrā fāze EuroCC 2. Projekta uzdevums – veicināt HPC iespēju izmantošanu augstākajā izglītībā, pētniecībā, publiskajā administrācijā un rūpniecībā. Tas jāveic atbilstoši Latvijas vajadzībām, attīstības līmenim un iespējām.
Mēs sadarbojamies ar ES izcilības centriem HPC jomā (piemēram, Coe BioExcel 3, CoE RAISE u.c.) un Eiropas Digitalizācijas Inovācijas centriem Latvijā. RTU superdators ļauj salīdzinoši īsā laikā risināt sarežģītus skaitļošanas uzdevumus, kā arī veikt dažādas simulācijas. Pašlaik Latvijā visplašāk superdatori tiek izmantoti biomedicīnā, mākslīgā intelekta apmācībā, darbā ar lielajiem datiem, modelēšanas procesos.
Ja Latvijas uzņēmēji, valsts un pašvaldību institūcijās strādājošie, zinātnieki un citi interesenti vēlas sākt lietot superdatoru vai vismaz saprast, vai tā lietošana būtiski kaut ko mainītu esošajos vai jaunos ražošanas procesos, aicinu bez maksas iepazīties ar kādu no SuperS izveidotajiem informatīvi izzinošajiem resursiem.
Arī šogad jūnijā, īsi pirms vasaras saulgriežiem, notiks ikgadējā atvērtā HPC nedēļa, kur informatīvos pasākumos iepazīstināsim ar superdatoru iespējām.
Pavisam drīz tiešsaistē bez maksas būs pieejams arī HPC pamatu kurss latviešu valodā, kurā vienkāršiem vārdiem tālmācības formā būs izstāstīts, kas īsti ir HPC, kā tas attīstījies un ko dod lietotajiem. No šā gada esam aizsākuši digitāla žurnāla Superdatoru ziņas Latvijā un Eiropā izdošanu. Reizi mēnesī ikviens to bez maksas var saņemt savā e-pasta kastītē. Tāpat ar informatīvi izglītojošiem semināriem dodamies pie superdatora interesentiem uz Latvijas reģioniem. Rīkojam superdatoru brokastis uzņēmējiem, sniedzam individuālas konsultācijas un organizējam bezmaksas mācības par programmēšanas valodām un programmatūrām, kas palīdz darbā ar superdatoru.
Mums ir jāturpina palīdzēt izprast, apgūt un uzsākt superdatoru lietošanu zinātniekiem, uzņēmējiem un citu tautsaimniecības jomu pārstāvjiem. Ir jārada ekosistēma, kurā HPC mācības un pētniecība var attīstīties ilgtermiņā.
Mūsu vīzija – attīstīt HPC lietojuma iespējas Latvijā, kur HPC kompetences centrs SuperS ir daļa no ekonomiskās izaugsmes un zinātnes inovācijām. Centrs, caur kuru sākt digitālo transformāciju, ko nodrošina superdatori.
Autors ir RTU vadošais pētnieks, EuroCC 2 projekta vadītājs, https://eurocc-latvia.lv.
Pagaidām nav neviena komentāra