Sztuczna inteligencja przewidująca groźbę zderzenia asteroid z Ziemią, superkomputery wykonujące miliard miliardów operacji na sekundę czy elektroniczne nanosynapsy to tylko niektóre tematy poruszane podczas Supercomputing Frontiers Europe 2019
W dniach 11–14 marca w Warszawie już po raz drugi odbyła się konferencja gromadząca światowych ekspertów z dziedziny komputerów dużej mocy.
Podczas tegorocznej edycji SCFE wystąpiło ponad 40 prelegentów z całego świata, w tym m.in. odkrywca memrystora prof. Leon Chua z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, dr Rupak Biswas z ośrodka Ames Research Center prowadzonego przez NASA oraz Paul Messina z Argonne National Laboratory – amerykańskiego centrum badawczego, w którym powstaje Aurora , czyli najmocniejszy obliczeniowo superkomputer na świecie.
Kosmiczne rozwiązania
NASA nie rozwija technologii dla niej samej – przekonywał w Warszawie dr Biswas. – Posiadanie zaawansowanych systemów obliczeniowych nie jest trudne. Prawdziwe wyzwanie polega na wykorzystaniu tych narzędzi tak, by rozwiązywały najtrudniejsze problemy.
Do czego więc NASA wykorzystuje High Performance Computing (HPC, komputery dużych mocy)? Choćby do symulacji misji kosmicznych, jak na przykład planowana na czerwiec 2020 r. Exploration Mission 1. Ta bezzałogowa misja z użyciem rakiety Space Launch System, obejmująca m.in. wejście na orbitę okołoksiężycową, to bardzo skomplikowane przedsięwzięcie logistyczne. Aby sobie z nim poradzić, NASA używa właśnie superkomputerów.
Największa kosmiczna agencja świata korzysta także ze sztucznej inteligencji. Między innymi do przewidywania kursu asteroid, rozbłysków słonecznych czy monitorowania w czasie rzeczywistym poziomu dwutlenku węgla na stacjach kosmicznych.
Oprócz tego NASA pracuje także nad komputerami neuromorficznymi, czyli mającymi architekturę zbliżoną do ludzkiego mózgu. Taka budowa zapewnia maszynom większą wydajność energetyczną, nie ograniczając ich możliwości obliczeniowych. Jest to szczególnie ważne w przypadku misji kosmicznych, gdzie przesyłanie danych na Ziemię jest utrudnione. Oprócz tego neuromorficzne procesory mogą pomóc robotom działać podobnie do ludzi, co znajdzie zastosowanie w misjach bezzałogowych.
Komórki elektronicznego mózgu
Profesor Leon Chua przypomniał podczas konferencji historię memrystora, który odkrył w 1971 r. Ten czwarty (obok rezystora, kondensatora i cewki) bierny element elektroniczny przez 37 lat istniał wyłącznie w teorii. Dopiero w 2008 roku naukowcy z HP Labs udowodnili jego istnienie.
Memrystor to opornik (rezystor) z pamięcią, który jest w stanie zapamiętać jaki prąd przez niego płynął nawet po wyłączeniu zasilania. Taka właściwość oraz fakt, że potrafi on działać bardzo szybko (w ciągu nanosekund) oraz przy bardzo niskim poborze mocy (liczonym w nanowatach) pozwala na wygodne wykorzystanie memrystorów np. w takich urządzeniach, jak smart zegarki czy okulary albo aparaty słuchowe.
Przede wszystkim jednak memrystory działają podobnie jak synapsy. Dzięki temu mogą w przyszłości umożliwić budowę biomimetycznych (tzn. naśladujących biologię mózgu) komputerów.
Trylion to za mało
Ostatnim z głównych prelegentów SCFE 2019 był Paul Messina z Argonne National Laboratory. To jeden z trzech głównych ośrodków badawczych w USA rozwijających technologie HPC. To właśnie w Argonne trwają prace nad superkomputerem Aurora, który na zamówienie centrum budują firmy Intel i Cray.
Messina podkreślał, że w przypadku superkomputerów ważna jest bliska współpraca ośrodków naukowych z producentami sprzętu. Dzięki niej ci ostatni lepiej rozumieją zastosowanie produkowanych przez siebie systemów i mogą je skuteczniej optymalizować.
Prelegent podkreślał też, że eksaskala, czyli zdolność superkomputera do wykonywania miliarda miliardów obliczeń na sekundę, to wciąż niewystarczająca moc obliczeniowa do rozwiązania niektórych problemów badawczych, jak np. bardzo złożone symulacje.
Europa chce eksaskali
Konferencja Supercomputing Frontiers została zapoczątkowana w 2015 r. w Singapurze. W 2018 roku jej pomysłodawca, dr Marek Michalewicz (obecnie dyrektor Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego) zdecydował o przeniesieniu wydarzenia do Warszawy.
– Ta konferencja pozwala na nawiązanie relacji z najlepszymi specjalistami w dziedzinie HPC na świecie – mówi dr Michalewicz. – A najlepszą naukę tworzy się wtedy, kiedy się współpracuje.
Superkomputery to obok sztucznej inteligencji jeden z głównych filarów nowego europejskiego programu Digital Europe. Wybudowanie europejskiego systemu eksaskalowego jest celem inicjatywy EuroHPC, do której Polska przystąpiła w czerwcu 2018 r.