ČR bude mít nové superpočítačové centrum

Současný vědecký výzkum i aplikovaný vývoj je závislý na náročných počítačových simulacích a superpočítačová centra (SPC) nacházejí svá uplatnění v celé řadě klasických i multidisciplinárních oborů. Snahou je koncentrovat masivní výpočetní výkon i rozsáhlá datová úložiště do datových center a k nim pak přistupují jednotlivé podniky, organizace, vysoké školy a výzkumná pracoviště s konkrétními požadavky na využití vysokého výpočetního výkonu a velké datové kapacity.

Co se týká situace ve světě, většina (58 %) SPC je dnes v USA, a pokud hovoříme o zastoupení jednotlivých zemí, pak jen v řádech jednotek procent – 9 % ve Velké Británii, 5 % v Německu, 5 % ve Francii, Česká republika nereprezentuje ani jedno jediné procento. Více o aktuálním žebříčku superpočítačů najdete v článku Top 500 superpočítačů: Roadrunner od IBM stále na prvním místě.

Iniciativa IT4I
Situaci v ČR se však pokouší změnit iniciativa IT4I, která je tvořena VŠB-TUO, Ostravskou univerzitou v Ostravě, Slezskou univerzitou v Opavě, VUT Brno a Ústavem geoniky AV ČR. Jejím cílem je vybudovat superpočítačovou výpočetní infrastrukturu pro ČR, přičemž výkonností má nový superpočítač patřit mezi první stovku na světě. Tímto SPC budou podpořeny výpočetně náročné simulace pro řešení projektu IT4I, centrum bude úzce spolupracovat na výzkumu a vývoji v oblasti superpočítání s jinými institucemi, bude nabízet výpočetní prostředky jiným výzkumným institucím v ČR. Rovněž se předpokládá poskytování výpočetních prostředků a datových úložišť soukromým subjektům.

SPC, připravované v Ostravě, bude umožňovat výpočty, které by klasickému počítači trvaly měsíce či roky. Centrum se navíc propojí do evropské sítě a zvýší tak možnosti využití celého superpočítačového systému v EU. Průmyslovým podnikům bude sloužit např. pro optimalizace konstrukcí a materiálů (nejen v automobilovém průmyslu, ale i ve stavebnictví, strojírenství a energetice) či pro rozvoj nanotechnologií (ve všech aplikacích – od zdravotnictví až po solární články). Superpočítač bude finančně nejobjemnější částí celého projektu IT4I a pro jeho výstavbu budou použity fondy Evropské unie.

Výstavba SPC v ČR
První fáze výstavby bude zahájena v roce 2012, kdy bude implementována první část výpočetního clusteru s výkonem 12 Tflops při použití 1 024 jader, včetně infrastruktury a příslušenství, jako je stavební vybavení počítačového sálu, chlazení, záložní zdroje, infrastrukturní servery, síťová infrastruktura, SAN infrastruktura, datové úložiště pro výpočetní cluster, zálohovací systém či vizualizační technika. V roce 2013 bude následovat druhá část výpočetního clusteru, který bude mít 256 jader a konečně v roce 2014 bude superpočítačové centrum kompletní, s výkonem cca 90 Tflops včetně redundantního zálohovacího systému a archivace dat.

První reálná aplikace
Jako první aplikace pro SPC byl implementován modelový případ povodní, který VŠB – Technická univerzita Ostrava a IT Cluster vyvíjejí pro Moravskoslezský kraj pod pracovním názvem Floreon (FLOods REcognition On the Net). Při vývoji se ukázalo, že bude vhodné přistoupit k modelování, simulaci a předpovídání vývoje nejen povodní, ale i znečištění ovzduší a dopravní situace ve větších městech či na dálnicích.

Výsledkem úsilí je systém poskytující prostřednictvím internetu „předpovědi“ různých krizových situací. K tomu je možné se snadno podívat na aktuální stav a historicky zaznamenané obdobné události. To vše je přístupné například krizovým štábům, starostům měst a obcí, majitelům bytových domů a domků, ostraze průmyslových objektů a dalším, kteří budou v případě krizí informováni prostřednictvím vyspělých animací, grafů a vizualizací o všem, co se v dané lokalitě děje a může nastat.

Podoba a dostupnost informací je klíčovým prvkem celého systému Floreon + („plus“ znamená jeho další aplikace). Údaje, týkající se krizových situací, ať jsou to aktuálně sledovaná data, či zpracované simulace a předpovědi, je nutné dodat uživateli v co nejkratším možném čase a po různých typech komunikačních kanálů. Informace musí být možné zobrazit na jakémkoliv zařízení, tedy i v terénu, kde bude k dispozici pouze mobilní telefon. Systém tak, jak ho odborníci připravují, má být  schopen požadovaná data předat i na jednodušší zařízení, aby uživateli poskytl i přes omezené technické prostředky co nejobsáhlejší a nejúplnější informaci. To vše ve srozumitelné podobě – v takové, jakou potřebuje koncový uživatel. Z toho vyplývá, že informace musejí být mj. vhodným způsobem filtrovány a „překládány“.

Autoři Floreonu + z VŠB-TUO a IT Cluster také počítají s tím, že se aktuální informace v systému mohou za určitých podmínek doplňovat zpětnou vazbou i od laických uživatelů (např. hlášení o aktuální hladině vody na určitém místě). Lidé tím totiž mohou sami přispět k řešení krizové situace i k vytváření účinných postupů, jak těmto situacím předcházet. Výsledkem projektu proto bude portálový systém pro modelování, simulaci a monitorování povodní, dopravy a šíření znečistění v Moravskoslezském kraji. Navíc se počítá s možností jeho dalšího územního i funkčního rozšíření, a to i v jiných krajích ČR a také v zahraničí.

Autor je členem výzkumného týmu na Fakultě elektrotechniky a informatiky, Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava.