SUPERPOČÍTAČE
Superpočítače Atos pracují pro evropské univerzity i výzkumné ústavy
Společnost Atos vyvíjí a dodává špičkové superpočítače vědcům po celé Evropě a je jejich největším evropským dodavatelem. V České republice běží hned několik strojů od Atosu v univerzitním a vědeckém prostředí.
Autor: Jaroslav Vojtěch, vedoucí oddělení HPC & Big Data ve společnosti Atos
V ostravském superpočítačovém centru IT4Innovations nyní provádí výpočty Barbora, která nahradila staršího Anselma, který nedávno odešel do důchodu. Superpočítač od Atosu využívá i Český astronomický ústav a vědecké centrum ELI. Kromě českých vědců ale na superpočítačích od Atosu pracují i jinde v Evropě. Aktuálně Atos staví špičkové superpočítače pro EuroHPC, tedy Společný evropský podnik pro superpočítačové systémy, do provozu by měly být uvedeny během roku 2021.
Atos dodává stroje pro evropská superpočítačová centra v rámci EuroHPC
Iniciativa EuroHPC má za cíl budovat celoevropskou infrastrukturu špičkových superpočítačů tak, aby EU byla schopna konkurovat USA nebo Číně.
Společnost Atos byla v rámci tohoto projektu vybrána pro dodávku superpočítačů do následujících vědeckých center:
- CINECA – Itálie
- LuxProvide – Luxembursko
- IZUM – Slovinsko
- PetaSC – Sofia Tech park – Bulharsko
- Minho advaced computing center – Portugalsko
Společnost Atos Česká republika byla vybrána pro dodávku nového superpočítače EuroHPC s výkonem přes 6 petaFLOPS, který bude postaven v Bulharsku, v sofijském technologickém parku. Stroj bude jedním z prozatím pěti superpočítačů dodaných společností Atos v rámci celkem osmi tendrů vypsaných iniciativou EuroHPC. Tyto superpočítače jsou určeny ke zvýšení evropských výpočetních kapacit, které mají ambici učinit z Evropy světového superpočítačového lídra
Superpočítač stojící na hybridním systému BullSequana XH2000 bude jedním z nejvýkonnějších ve východní Evropě. Velikost operační paměti dosahuje přes 300 TB a počet jader je 144 384, přičemž počítač je postaven na procesorech AMD EPYC chlazených teplou vodou a má rychlé diskové uložiště s kapacitou 2 PB. Celý systém je zálohován proti výpadku napájení nepřerušitelným zdrojem o výkonu 1 MW. Systém sestává hned z 12 výpočetních racků a další 2 racky jsou připraveny na pomocnou infrastrukturu. Celý komplex váží přes 30 tun.
Špičkový výkon 6 petaFLOPS umožní zpracovávat extrémně velké objemy dat v reálném čase a rychle získávat výsledky. Stroj bude jedním z pěti superpočítačů o výkonu v řádu petaFLOPS určených ke zvýšení evropských výpočetních kapacit, které mají ambici učinit z Evropy světového superpočítačového lídra.
Systém bude sloužit vývoji vědeckých, veřejných a průmyslových aplikací v mnoha oborech, včetně bioinformatiky, farmacie, molekulární dynamiky a mechaniky, kvantové chemie a biochemie, umělé inteligence, personalizované medicíny, bioinženýrství, meteorologie, a boje proti klimatickým změnám.
Výkonný ředitel EuroHPC JU, Anders Dam Jensen, upozornil, že v uplynulých měsících sehrály superpočítače nezastupitelnou roli při vývoji vakcíny proti onemocnění COVID-19. „Také tento nový špičkový systém, který je již šestým superpočítačem objednaném iniciativou EuroHPC, bude sloužit evropským vědcům, průmyslu a veřejným institucím při vývoji optimalizovaných řešení dnešních komplexních problémů v oborech, jako je zdravotnictví, energetika, zemědělství nebo vývoj nových materiálů.“
Superpočítače IT4I od Atosu se podílejí na vědeckém boji proti covidu
Do výzkumu nemoci COVID-19 jsou zapojeny i české superpočítače. IT4Innovations národní superpočítačové centrum při VŠB – Technické univerzitě Ostrava, nabídlo vědcům i firmám ihned od počátku pandemie možnost využít k výzkumu nového koronaviru nebo nemoci COVID-19 přednostní přístup k výpočetnímu času svých superpočítačů. Mezi tyto superpočítače patřili i Anselm a Barbora od firmy Atos, které s agregovaným výkonem téměř 1 PFlop/s dokáží řešit i ty nejnáročnější úlohy tisícinásobně rychleji než standardní počítače, čímž vědcům a výzkumníkům ušetřily především drahocenný čas.
IT4I se stalo členem prestižní ligy celoevropského projektu Exscalate4COV, který spojuje přední evropská superpočítačová centra a prestižní výzkumné laboratoře v oblasti biologických věd za účelem vývoje léku na COVID-19. Jádrem projektu je v současnosti na světě nejvýkonnější (a nákladově velmi efektivní) inteligentní superpočítačová platforma EXSCALATE, která využívá "chemickou knihovnu" s 500 miliardami molekul. Dokáže zpracovávat více než 3 miliony molekul za sekundu. Cílem spolupráce bude rychlejší a efektivní reakce EU na světové pandemie.
Superpočítače IT4I pomáhají v boji s pandemií i prostřednictvím tzv. Atlasu mobility. Ve spolupráci se společností T-Mobile pomáhají vědcům z VŠB-Technické Univerzity v Ostravě průběžně vytěžovat anonymizované informace o pohybu obyvatel pro potřeby státu, aby Úřad vlády i státní samospráva mohly vyhodnocovat dopady prováděných protiepidemických opatření na mobilitu populace. Ostravské superpočítače zpracovávají anonymizované záznamy z mobilní sítě a poskytují v agregované podobě informace o pohybu obyvatel s granularitou až na základní územní jednotky.
Nejnověji se výzkumníci IT4I zapojili i do evropského projektu LIGATE, který je zaměřen na řešení CADD (Computer-Aided Drug Design neboli počítačový návrh léčiv). Výsledné integrované řešení vyvíjené i na superpočítači Barbora bude využito k vývoji nových postupů v boji s virovými infekcemi a bakteriemi odolnými vůči lékům.
Po sedmi letech úspěšného provozu jde ostravský superpočítač Anselm do důchodu, zastane ho Barbora
Superpočítač Anselm od společnosti Atos byl spuštěn v roce 2013 a od té doby byla jeho výpočetní kapacita k dispozici českým i zahraničním vědcům. Bylo na něm spuštěno více než 2,6 milionů výpočetních úloh v rámci 725 výzkumných projektů například z oblasti materiálových věd, výpočetní chemie, biověd či inženýrství.
Letos v lednu ukončil Anselm svůj provoz a přesunul se do muzea v areálu Dolních Vítkovic. Štafetu po Anselmovi převzal superpočítač Barbora, který byl slavnostně spuštěn v říjnu roku 2019 a stejně jako Anselm jej dodala společnost Atos. Kombinovaný teoretický výpočetní výkon superpočítače Barbora, který je postaven na HPC architektuře BullSequana X a poskytuje výpočetní výkon přes 800 TFlop/s, což je téměř 9krát více než výkon superpočítače Anselm.
Anselm byl ve své době jedinečný a pomohl IT4Innovations a tím i celé České republice zařadit se na mapu nejvýznamnějších evropských výzkumných superpočítačových center. My v Atos jsme rádi, že jsme tímto přispěli k rozvoji vědy a výzkumu na národní i evropské úrovni a těšíme se, jaké zajímavé projekty čekají superpočítač Barboru.
Za 10 let existence IT4I už jeho superpočítače zvládly mnoho užitečné práce a pomohly i českému průmyslu. Superpočítače mohou totiž v IT4I využívat také přímo průmyslové firmy. Těm umožňuje spolupráce s IT4I provádět složité výpočty založené na numerickém modelování, simulacích či kombinatorice a zrychlovat a zlevňovat tak vývoj produktů. „Jako příklad můžeme uvést firmu Continental Automotive, která ve spolupráci s IT4I vytvořila nástroj pro urychlení návrhu teplotních senzorů a jejich optimalizaci, založený na open source knihovně ESPRESO,” uvedl za IT4I Vít Vondrák. „Zajímavým příkladem spolupráce s průmyslem je i spolupráce našich kolegů s konstruktéry z firmy BORCAD CZ. Díky virtuálnímu prototypování a simulaci crash testů může rychleji a levněji vyvíjet bezpečná vlaková sedadla pro příměstskou a dálkovou přepravu.”
Atos podporuje mladé vědce v soutěži Josepha Fouriera
Chtělo by se říci, že Atos se nevěnuje pouze superpočítačům, když oceňuje mladé vědce, ovšem pravdou je, že i tato aktivita se superpočítači úzce souvisí. Jsou to totiž právě výpočetní hodiny na superpočítačích IT4I, které vědce motivují k přihlášce. Právě možnost využít pro svůj výzkum také výpočty superpočítačů, posune výzkum na světovou úroveň.
Soutěž o nejlepší výzkumnou práci v oblasti počítačových věd pořádá společnost Atos v české republice ve spolupráci s francouzským velvyslanectvím již 10 let. Každoročně společnost Atos IT Solutions and Services uděluje autorům tří nejlepších výzkumných prací finanční odměnu a vítěz speciální ceny poroty získá 50 000 výpočetních hodin na superpočítači Národního superpočítačového centra v Ostravě IT4Innovations.
Počítačové vědy a informační technologie hrají v současné době čím dál tím větší roli při rozvoji vědy, výzkumu a inovací. Jsou stále velice atraktivním oborem a jsem rád, že je o něj mezi studenty českých univerzit velký zájem. Díky tomu může Česká republika držet krok s ostatními technicky vyspělými státy. V naší zemi je mnoho talentovaných lidí a společnost Atos si velice váží toho, že je může touto formou podporovat, aby měli možnost svůj talent plně využít.
V roce 2020 Ceny Josepha Fouriera ukázaly, že IT už není oborem pouze pro muže. Během slavnostního vyhlášení si na pódium Francouzského institutu přišly pro tři ze čtyř cen ženy. První cenu získala Jitka Kostková. Její výzkum invariantů by mohl pomoci návrhářům karoserií zvýšit rychlost a snížit spotřebu vozidel. Vítězka speciální ceny Katarína Furmanová získala za výzkum proteinových interakcí 50 000 výpočetních hodin na superpočítači Barbora.
Autorkou nejlépe hodnocené práce je Jitka Kostková z Akademie věd ČR. V oceněné práci se věnuje invariantnímu rozpoznávání. „Prvotní impuls přišel z praxe od inženýrů, kteří navrhují karoserie,“ vysvětlovala mi vítězka, proč se tématu začala věnovat. „Když fouká vzduch kolem auta nebo křídla letadla, mohou se tvořit nežádoucí víry – ty snižují rychlost a zvyšují spotřebu. Invarianty, které jsem ve své práci zkoumala, se dají použít jako nástroj pro automatické hledání těchto vírů v datech ze simulací, která mají inženýři k dispozici a která v podstatě představují jakousi mapu proudění větru,“ přibližuje Kostková, jak by se dal výzkum v budoucnu využít.
Pro vývoj léků modely z učebnic chemie nestačí
Speciální cenu Národního superpočítačového centra IT4Innovations – tedy 50 000 výpočetních hodin na ostravském superpočítači – vyhrála Katarína Furmanová z Masarykovy univerzity. Ve své práci se věnovala vizualizaci interakcí proteinů s jinými molekulami. „Tradiční modely zobrazování molekul, jako je třeba atomický, který znáte z učebnic chemie, jsou pro zkoumání interakcí příliš detailní, nepřehledné a ztrácejí se v nich důležité souvislosti,“ vysvětluje mladá vědkyně. „Nástroje, které jsem vyvinula, umožňují lépe zkoumat vztahy a interakce molekul,“ dodává. Její výzkum může pomoci například při zkoumání funkcí proteinů nebo při hledání nových léků. A protože je výzkum proteinových interakcí velmi náročný na výpočetní metody, odměna v podobě výpočetního času na superpočítači se bude vědkyni hodit.
Dalšími oceněnými byli Jan Hlavnička z Českého vysokého učení technického v Praze, který se věnoval analýze poruch řeči u neurodegenerativních onemocnění, a Kateřina Žmolíková z Vysokého učení technického v Brně za výzkum v oblasti separace řeči, který zvýší přesnost při přepisu řeči na text.
Ceny mladým vědcům předal generální ředitel společnosti Atos Vladek Šlezingr a já bych rád tento text zakončil jeho citátem: „Jsem přesvědčen o tom, že pro budoucnost České republiky je důležité podporovat špičkový výzkum. V Ostravě máme jedno z nejlepších evropských superpočítačových center. Výpočty a simulace, které lze na superpočítačích provést, ušetří spoustu nákladných experimentů a času stráveného v laboratořích. Soutěže jako Cena Josepha Fouriera pomáhají objevovat mladé nadané vědce. Naším cílem je dát jim k dispozici nástroje, aby mohli svůj talent plně využít.“
IT4Innovations
IT4Innovations národní superpočítačové centrum poskytuje českým i zahraničním výzkumným týmům z akademické sféry i průmyslu nejmodernější technologie a služby v oblasti vysoce výkonnostních výpočtů a datových analýz. V současné době provozuje IT4Innovations tři superpočítače – Salomon (instalován v létě 2015), Barboru (instalován v létě 2019) a speciální systém pro výpočty umělé inteligence DGX-2 (instalován na jaře 2019). IT4Innovations je také výzkumným centrem se silnými mezinárodními vazbami. Stěžejními tématy výzkumu IT4Innovations jsou zpracování a analýza rozsáhlých dat, strojové učení, vývoj paralelních škálovatelných algoritmů, řešení náročných inženýrských úloh a modelování pro nanotechnologie. IT4Innovations je součástí VŠB – Technické univerzity Ostrava. Více na www.it4i.cz
O Ceně Josepha Fouriera
Cena vzdává hold významnému francouzskému vědci Josephu Fourierovi, jehož matematické modelování fyzikálních jevů je v současnosti zásadní pro výpočetní simulaci a Extreme Computing. Atos IT Solutions and Services, s.r.o. a Francouzské velvyslanectví chtějí touto cestou podpořit vzdělávání a rozvoj v oblasti informačních technologií v České republice. Více informací o soutěži naleznete zde.
O Atos
Atos je globálním lídrem v digitální transformaci se 105 000 zaměstnanci a s ročním obratem ve výši více než 11 miliard EUR. Skupina, která je evropskou jedničkou v oblasti kybernetické bezpečnosti, poskytování cloudových služeb a výpočetní techniky s vysokým výkonem, poskytuje end-to-end řešení na míru pro všechna průmyslová odvětví v 71 zemích. Společnost Atos, průkopník v oblasti dekarbonizačních služeb a produktů, se zavázala poskytovat svým zákazníkům bezpečná a dekarbonizovaná digitální řešení. Atos působí pod značkami Atos a Atos|Syntel. Atos je SE (Societas Europaea), kótovaná na CAC40 akciovém indexu v Paříži.
Společnost Atos působí v České republice od 1. září 2011 po akvizici společnosti Siemens IT Solutions and Services, s.r.o.
Cílem společnosti Atos je napomáhat ve vytváření budoucnosti informačních technologií. Svými odbornými znalostmi a službami podporuje rozvoj vědomostí, vzdělávání a výzkumu multikulturním přístupem a přispívá k rozvoji vědeckotechnické excelence. Atos na celém světě umožňuje svým zákazníkům a zaměstnancům, jakož i členům společností, aby žili, pracovali a rozvíjeli se udržitelně v bezpečném informačním prostoru.