Nejsilnější počítače v Česku

Superpočítače u nás využívají zejména vědecké instituce, nejvýkonnější má ale Škoda Auto

Výpočetní centrum v německém Forschungszentru Juelich disponuje systémem Jugene od IBM, který je devátým nejvýkonnějším na světě. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Výpočetní centrum v německém Forschungszentru Juelich disponuje systémem Jugene od IBM, který je devátým nejvýkonnějším na světě. | foto: © IBMČeská pozice
Výpočetní centrum v německém Forschungszentru Juelich disponuje systémem Jugene od IBM, který je devátým nejvýkonnějším na světě.

Čína dobyla v listopadovém žebříčku Top500.org pozici nejvýkonnějšího počítače světa. Národní superpočítačové centrum (NSC) v Tchien-ťinu dosahuje výkonnosti 2,57 petaflopu čili více než dvou kvadrilionů operací za vteřinu. Má 186 368 jader. V Evropě má největší výkon jednoho petaflopsu Komise pro atomovou energii (CEA) ve francouzském Bruyeres-le-Chatel.

V České republice by se po roce 2014 měla stát Mekkou počítání Ostrava. „V projektu IT4Innovations (IT4I) plánujeme využívat asi 40 tisíc jader, šlo by pro Česko skutečně o řádový skok,“ říká Ivo Vondrák, rektor VŠB-TU, jež by se mohla první pětistovce přiblížit. Oficiální žebříček současných superkompů v ČR neexistuje, z šetření ČESKÉ POZICE ale vyplývá, že od letošního října disponují největším výpočetním výkonem vývojáři Škody Auto.

Šest nejsilnějších
Instituce s nejvýkonnějšími počítačovými systémy v ČR

1. Škoda Auto
2. Fyzikální ústav AV ČR
3. Ústav organické chemie a biochemie AV ČR
4. Ústav fyziky atmosféry AV ČR
5.-6. Astronomický ústav AV ČR
5.-6. Metacentrum/CESNET

Aerodynamika ve Škodovce

„V současnosti využíváme šest clusterů s procesory Intel, nejstarší z roku 2007 plánujeme nahradit v příštím roce. Po instalaci posledního serveru Atix ICE 8400 od SGI letos v říjnu máme k dispozici celkový výkon přes 50 teraflopů,“ říká Petr Rešl, vedoucí Procesní a systémové integrace ve Škodě Auto. Nový cluster byl instalován v rámci takzvané CAE/HPC strategie namísto výstavby aerodynamického tunelu. Rostoucí počet testů s fyzickými prototypy vedl automobilku po roce 2006 ke zvolení cesty simulací s virtuálními modely.

„Řešíme stovky až tisíce úloh za týden, paralelně pro různé disciplíny (aerodynamika, crash testy) a aplikace (Fluent, OpenFoam, PamCrash, Nastran). Díky nejmodernějším výpočetním metodám a IT dosahují naše vozy špičkových výsledků v oblasti emisí CO2, nárazových testů, bezpečnosti chodců či aeroakustiky,“ tvrdí Rešl. Dle informací ČESKÉ POZICE čítá kapacita segmentů od SGI a IBM úhrnem asi 5,5 tisíce jader.

Rituální žezlo pro fyziky

Patrně druhým nejsilnějším pracovištěm v high-performance computingu (HPC) je Fyzikální ústav Akademie věd ČR (FZÚ). Od března 2009 je v provozu i systém Dorje, což tibetsky značí rituální žezlo. Pod technickým označením SGI Altix ICE 8200 je integrováno 512 jaser Intel a reálný efektivní výkon 4,2 teraflopu. „Dorje je asi nejvýkonnějším superpočítačem v českém akademickém prostředí. Souhrnným teoretickým výkonem jej sice předstihnou i některé naše jiné clustery, třeba IBM iDataPlex, ale ty jsou určeny pro jiný typ úloh a kvůli pomalejšímu propojení by měly nižší naměřený výkon,“ vysvětluje Jiří Chudoba z FZÚ.

Dorje z Fyzikálního ústavu AV ČR je nejvýkonnějším superpočítačem v akademickém prostředíFyzici, kteří počítače využívají k bádání v oblasti pevných látek nebo nanostruktur, disponují celkem asi třemi tisíci jádry s odhadovaným výkonem 27 teraflopů. Čeští akademici pracují i na epochálním experimentu urychlovače Large Hadron Collider (LHC) v ženevském CERN, takže musejí mít i silnější zázemí. „Pro experimenty LHC přidáme na začátku příštího roku osmnáct serverů, každý s dvěma šestijádrovými procesory,“ dodává Chudoba.

Fyzika, chemie & počasí

„Hlavními hybateli v superpočítání jsou především tři oblasti zájmu: fyzika elementárních částic, výpočetní chemie a klimatologie spolu s astrofyzikou,“ řekl ČESKÉ POZICI Luboš Kolář, obchodní ředitel firmy SGI, která zaujímá v Česku významný podíl na trhu HPC. Dalšími uživateli jsou průmyslové podniky (zejména automobilový, letecký a obranný průmysl), energetické společnosti (geologické simulace zdrojů) a také četné státní „třípísmenkové“ bezpečnostní instituce. Zajímavé instalace mají i telekomunikační firmy, banky nebo studia renderující filmy. Jedním ze silných počítačů s velmi speciálními dovednostmi je vektorový systém NEC s výkonem asi 1,6 teraflopu v Českém hydrometeorologickém ústavu.

Otázkou je ovšem vůbec definice superpočítače. Systémy se v poslední době nejčastěji stavějí spojováním a přidáváním skříní „běžných“ PC serverů. Kolik jich musí být propojeno? „V Česku zatím leží hranice poměrně nízko. Jen pár zdejších institucí a podniků má systémy s několika stovkami jader,“ dodává Kolář. Výkon superpočítačů se srovnává v testech (například LINPACK). „Výsledek LINPACK je kritériem především pro akademické instalace a porovnání jejich velikosti v dlouhodobém horizontu. Pro komerční sféru bývá nejčastěji měřítkem, jak rychle výpočetní systémy spočítají specifickou úlohu. Když si firmy vybírají, zadají své vlastní úkoly a čekají, na jakém stroji dopadnou nejlépe,“ dodává ředitel SGI.

Naspeedovaná Amálka

Třetí a čtvrtý nejsilnější „superkomp“ mají rovněž ústavy Akademie věd. Jedním z nich je sestava s více než dvěma tisíci procesorovými jádry v Ústavu organické chemie a biochemie, kde pracují slavní vědci Antonín Holý nebo Pavel Hobza, držitel ceny Česká hlava. Právě on si před lety pochvaloval, že díky silnějšímu hardwaru Cray bude znát předběžné výsledky již příští týden a nikoliv až o dalších Velikonocích... Dnešní systémy jsou založeny na x86 clusterových uzlech, ale chemici posílají své úlohy i do zahraničí.

Populární počítač Amálka, několik let postupně budovaný společností Sprinx Systems, drtí data v Ústavu fyziky atmosféry AV. „Díky 356 procesorům Intel Xeon (800 výpočetních jader) disponuje výkonem 6,38 teraflopu, což znamená, že je schopen zpracovat 6,38 bilionu operací za vteřinu,“ vysvětlil Pavel Svoboda z Intelu po značném upgradu Amálky vloni v listopadu. Další rozšíření proběhlo i letos. Díky Amálce mohou čeští vědci pracovat i na vesmírných programech celosvětového významu, jako jsou výzkumy Merkuru, Měsíce a nejnověji i Jupiterových měsíců. Stejným směrem upíná své síly další velký HPC systém v přípražském Ondřejově, kde sídlí Astronomický ústav AV.

Za pár let s 6000 jádry

O pátou až šestou příčku se hvězdáři zřejmě dělí s Metacentrem, jež souvisí s akademickou sítí CESNET. Univerzitní počtáři mají k dispozici asi 600 až 800 jader. Ovšem blýská se na výkonnější časy. „Chystaný projekt CERIT-SC v Brně by měl využívat asi šest tisíc jader, čímž bychom se zcela jistě stali po ostravském IT4I druhým nejsilnějším akademickým pracovištěm v Česku,“ řekl ČESKÉ POZICI profesor Luděk Matyska, který je vedoucím Superpočítačového centra Masarykovy univerzity.

O takové investice mají zájem koncerny. „Největší potenciál pro HPC na českém trhu vidíme u výzkumných institucí, univerzit a velkých průmyslových podniků. Zájem je hlavně o řešení postavená na výpočetních clusterech, které také tvoří největší procento superpočítačů na světě,“ říká Petr Plodík z hardwarové divize IBM. Činní jsou v SGI či Intelu, české zastoupení HP nechtělo s ohledem na zákazníky své aktivity na tomto poli komentovat.

Superpočítač = silná ekonomika?

Americký týdeník BusinessWeek nedávno publikoval zamyšlení, nakolik souvisí počet superpočítačů v jednotlivých zemích s jejich ekonomickou výkonností. „Vztah určitě existuje, jak ukazuje i žebříček Top500.org. Otázkou je, zda je to proto, že superpočítače zvyšují výkonnost ekonomiky, nebo proto, že bohatší státy si mohou superpočítače dovolit financovat,“ říká Chudoba. Dle něj může být start IT4I přínosem pro region, také ovšem hrozí, že projekt skončí pouze jako finanční podpora nadnárodních dodavatelů hardwaru. O úspěchu budou rozhodovat uživatelé, jejich počet a schopnosti těchto supersil využívat. „Plánovaný IT4I vrátí ČR opět do klubu Top500 a vyvolá vznik spousty pracovních míst pro vysoce vzdělané odborníky. To je přesně to, co vzdělanostní společnost potřebuje,“ míní další expert Patrik Veselík.

Ve světě už pokukují po vyšších metách. Po dosažení petaflopu se rýsuje laťka další: nová generace superpočítačů řádu Exascale (překročení exaflopu čili výkonu v řádu milionů teraflopů). Výzkum již financuje americká armádní agentura DARPA, výsledky očekává kolem roku 2018. Jeden z věrozvěstů, technický ředitel SGI Lim Goh, říká: „Když se podíváte na vývojářské priority pro Exascale, obecně jde hlavně o vyřešení otázek napájení, chlazení a odolnosti. Je také potřeba využít chytřejších propojovacích architektur – musíme si uvědomit, že v Exascale již hovoříme až o miliardách paralelně vykonávaných a spolupracujících vláknech výpočtu.“