Do czego naukowcom superkomputer?

Moc obliczeniowa pilnie poszukiwana

Ilość danych wymagających przetworzenia w przypadku symulacji rzeczywistych układów fizycznych czy chemicznych jest często ogromna. Przeprowadzenie obliczeń wymaga więc dostępu do wielkich zasobów mocy obliczeniowej. Oferują ją superkomputery. Określenie to nie ma chyba ścisłej definicji, więc mówi się często po prostu o komputerach dużej mocy. O ile pojemność dostępnej pamięci operacyjnej czy masowej można zwiększać poprzez łączenie nawet komputerów osobistych klasy PC w tzw. "grona" (clusters), przy użyciu odpowiedniego oprogramowania i okablowania, o tyle zwiększenie prędkości wykonywania obliczeń jest związane często z rozwojem samego sprzętu. Gdy w obliczeniach naukowych chodzi jedynie o uzyskanie wyniku, bez znaczenia zaś jest, kiedy zostanie on osiągnięty - za godzinę, dwa dni czy trzy miesiące, wystarczają słabsze komputery. Gdy natomiast ważne jest przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym, wówczas czynnik czasu staje się palący.

Na przykład w meteorologii - chodzi o to, by przewidzieć rozwój pogody szybciej, niż się ona w rzeczywistości zmienia. Złożoność modeli rozwoju sytuacji atmosferycznej powoduje, że dopiero odpowiednio silne i szybkie maszyny liczące są w stanie dostarczyć wyniki przewidywań zanim nastąpi zmiana w rzeczywistości.

Superkomputer dając możliwość symulacji zachowania bardzo złożonych, a więc i bardzo dokładnych modeli rzeczywistych układów, stwarza możliwość "zajrzenia" w głąb rzeczywistości na poziomie i w sposób niedostępny bezpośredniej obserwacji. Pozwala tym samym nie tylko przewidywać zachowanie układów jako całości, ale również testować założenia teorii co do zachowania układu w skali makro, gdy znane są jego zachowania w skali mikro.

Centra superkomputerowe

Na kupno superkomputera pozwolić sobie mogą jedynie bardzo bogate instytucje. Nic zatem dziwnego, że pomyślano o uefektywnieniu kosztów poprzez tworzenie centrów superkomputerowych, do których dostęp może mieć większa liczba użytkowników. Taka idea przyświecała twórcom ośrodków superkomputerowych w USA kilkanaście lat temu i Komitetowi Badań Naukowych w Polsce parę lat temu. Koncentracja mocy obliczeniowej pozwala z jednej strony udostępniać dużą zdolność obliczeniową szerokiemu kręgowi badaczy nie mających szans na zakup silnych komputerów ze środków własnych, z drugiej zaś, dzięki szerszemu zasięgowi użytkowników tej mocy, znacznie zwiększa efektywność wykorzystania superkomputerów, a tym samym wydanych na nie pieniędzy.

Podobnie ma się rzecz z koniecznymi nakładami na oprogramowanie, gdy zakup licencji o szerokim zasięgu jest często w efekcie końcowym tańszy, niż nabywanie odpowiedniej liczby licencji o małym zasięgu. Istnieje ponadto cała gama oprogramowania, które wymaga komputerów o mocy większej od najlepszego nawet peceta. Superkomputer dostarcza odpowiedniej mocy obliczeniowej, dzięki czemu jego użytkownicy zyskują dostęp do narzędzi software'owych, na które inaczej nigdy nie mogliby sobie pozwolić. Dotyczy to szczególnie wielkich baz danych, programów do intensywnej obróbki danych numerycznych, zaawansowanych programów do wizualizacji itp.

Integracja środowiska naukowego

Centra superkomputerowe, oprócz samych tylko usług w zakresie gromadzenia i przetwarzania ogromnej liczby danych, stają się także ośrodkami integrującymi środowisko badaczy. Użytkownicy zasobów takich centrów nawiązują kontakty, wymieniają informacje i doświadczenia. Zwykle kontakty takie, mające początek na płaszczyźnie wykorzystania narzędzia jakim jest np. superkomputer, rozwijają się tworząc nowe możliwości badań, zwłaszcza interdyscyplinarnych. Korzystanie z usług centrum, nawet w długiej skali czasowej jest znacznie tańsze niż kupienie silnej maszyny. Jest dostępne nawet dla badaczy dysponujących skromnym budżetem. Jednocześnie świadomość konieczności ponoszenia kosztów - choćby niewielkich - obliczeń, przyczynia się do racjonalizacji wysiłku badawczego. Wśród naukowców można bowiem czasem zaobserwować tendencję do intensywnego korzystania z komputerów, przy jednoczesnym braku efektów tej pracy poza "wyliczonymi" godzinami (złudzenie, że praca komputera sama w sobie ma wartość pracy naukowej nie jest wcale rzadkie, przynajmniej wśród znanych mi kolegów - naukowców ścisłych).

Powstanie w Polsce pięciu akademickich ośrodków superkomputerowych: w Gdańsku, Krakowie, Poznaniu, Warszawie i Wrocławiu, daje nauce polskiej nowe szanse rozwoju, a przede wszystkim jest ruchem w kierunku dotrzymania kroku światowej czołówce.


TOP 200