Atol Dobrego Początku

Z Markiem Niezgódką, Bogdanem Lesyngiem i Wojciechem Sylwestrzakiem - szefami Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego ICM - rozmawiają Sławomir Kosieliński i Przemysław Gamdzyk.

Z Markiem Niezgódką, Bogdanem Lesyngiem i Wojciechem Sylwestrzakiem - szefami Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego ICM - rozmawiają Sławomir Kosieliński i Przemysław Gamdzyk.

Jak to się stało, że powstał Państwa ośrodek?

Marek Niezgódka ( M.N.): ICM był tworzony przez kilku entuzjastów, aby stać się miejscem realizacji naszych marzeń życiowych: podjęcia projektów naukowych, których do tej pory nie udawało się w kraju realizować, na przykład wspólnych przedsięwzięć specjalistów z różnych dziedzin nauki - chemików, fizyków, biologów czy matematyków. Pierwsze, udane symulacje powstały na podstawie stworzonych przez naszych współpracowników modeli procesów, które wyjaśniają etap zapoczątkowania reakcji enzymatycznych. Bez współpracy interdyscyplinarnej nie byłoby szans.

Bogdan Lesyng (B.L.): Komputery są narzędziami, pozwalającymi na efektywne badania złożonych struktur w wielu dziedzinach nauki np. fizyce, chemii, astrofizyce oraz biologii molekularnej. Jednak, aby badania wspomagane komputerowo mogły być efektywne, ich moc obliczeniowa musi na ogół znacznie przekraczać moce obliczeniowe typowego PC. Ponadto wymagania co do szybkości i jakości grafiki wykraczają znacznie poza typowe możliwości popularnych kart graficznych. Aby komputer był sprawnym narzędziem badawczym, powinien mieć bardzo dobre oprogramowanie. Wymaganiom tym można sprostać, tworząc dobrze wyposażone naukowe centrum komputerowe - to stanowiło naszą motywację utworzenia ICM. Przedsięwzięcie utworzenia centrum modelowania matematycznego i komputerowego, jakim jest ICM, wykracza poza możliwości jednego uniwersytetu lub politechniki. W świecie funkcjonują podobne centra w San Diego, Pittsburgu lub Berlinie.

Na podstawie naszych obserwacji ICM wyłania się jako ośrodek komputerowy skupiony zwłaszcza na obrazowaniu zjawisk z biochemii i medycyny.

Wojciech Sylwestrzak (W.S.): Rzeczywiście jedną z naszych specjalności jest wizualizacja i modelowanie układów biomolekularnych. Wyobraźmy sobie, że będziemy badać związek chemiczny o jakichś właściwościach, który - w naszych założeniach - ma reagować z innym związkiem. Znając zasady fizyki molekularnej, można taki proces symulować, by obserwować, co dzieje się z konkretną cząsteczką.

W przeszłości zastanawiałem się nad ideą takich badań: ludzie patrzą godzinami w monitor, potem obracają niektóre elementy i co dalej? Lecz dzięki temu widzą różne rzeczy, o których inaczej nie mieliby pojęcia, np. to że w cząsteczce tej jest zagłębienie, dające się wypełnić inną cząsteczką. Tak projektuje się leki przeciwwirusowe.

Więc to rzeczywiście prawda, że współczesny przyrodnik nie może obejść się bez komputera?

B.L.: Rzecz nie dotyczy komputera, lecz bardziej metodologii badań. Zwłaszcza w biologii molekularnej widać, że bez użycia komputerów nie można zrozumieć tej materii. Struktury są zbyt skomplikowane, by rozpatrywać je w tradycyjny sposób. Nie pozwala na to ograniczona ludzka percepcja. Wychodzimy od struktur atomowych, budujemy układ molekularny, mamy przed oczyma jego strukturę morfologiczną i możemy zadawać pytania, np. jak mogą przemieszczać się atomy w przestrzeni, jaki jest związek tych ruchów ze zjawiskami biologicznymi, immunologicznymi. Tu tkwi związek między strukturą a funkcją.

Sądzę, że nie jest obecnie możliwe zrozumienie podstawowych procesów biologicznych bez wykorzystania komputerów.

Ciągłe obcowanie z najnowszymi technologiami w tego typu ośrodkach budzi obawę, żeby nauka nie uległa komercjalizacji. Jak Państwo radzą sobie na tym bardzo niespokojnym pograniczu między nauką a komercyjnym wykorzystaniem jej wyników?

B.L: Rolą nauki jest przecierać szlaki innym. My ograniczamy się do realizacji projektów o charakterze naukowym lub technologicznym.

Przede wszystkim, aby uzyskać dostęp do naszych komputerów, należy przedstawić Radzie Naukowej ICM projekt badawczy i uzyskać jej akceptację. Nie może zdarzyć się sytuacja, w której nasza moc obliczeniowa posłużyłaby komuś np. do projektowania broni.

M.N.: W badaniach naukowych trwa ciągły wyścig, zwłaszcza przy poznawaniu mechanizmów procesów życiowych. Trzeba być na bieżąco. Pytanie jest raczej inne: czy jesteśmy na tyle bogaci, aby - mając nieprzeciętny potencjał intelektualny - wyłączać się dobrowolnie z tego wyścigu? Nie można dopuścić, by ci, którzy mogą i chcą brać udział w poważnych badaniach naukowych, musieli wyjeżdżać za granicę. Wierzymy, że jeśli nasi młodzi współpracownicy wykształcą się u nas i za kilka lat trafią do innych ośrodków, tam staną się liderami. Lecz dajemy im również szansę, aby w ICM znaleźli swoje miejsce, a naszym zadaniem jest zapewnienie im komfortu pracy badawczej. Jak dotąd, jest to możliwe głównie dzięki środkom KBN, w niedalekiej przyszłości dążymy też do współdziałania z wybranymi firmami technologicznymi w podejmowaniu badań naukowych. Badania bowiem wtedy mają sens, jeśli znajdą zastosowanie w procesach biotechnologii, technologii materiałowej, inżynierii środowiska.

Nie boję się zagrożenia ICM komercjalizacją. Trzeba zapewnić warunki do realizacji najlepszych projektów, współpracując z partnerami. Pamiętajmy również, że istotną częścią pracy ICM jest tworzenie rozwiązań, które nie są specyficzne dla konkretnych dziedzin zastosowań. Niekiedy może się okazać, że inspiracja do działań pochodzi z konkretnego obszaru. A zdobywanie środków? To jest tylko kwestia wartości intelektualnej danego ośrodka i gotowości podejmowania przez niego wyzwań naukowych. Barierą jest raczej brak czasu.

ICM stara się pełnić misję ogólnokrajowego centrum badawczego nauk obliczeniowych. Od początku w pracach naszej placówki biorą udział osoby z całego kraju, które jednak ostatnio zaczęły na nas narzekać. Cóż, za dużo jest dobrych projektów, przy wzrastającym wykorzystaniu infrastruktury przed dłuższy czas gnębiły nas bariery przepustowości łączy sieciowych.

Nasuwa się więc pytanie: co kryje się pod pojęciem wykorzystanie mocy komputerów?

W.S.: Mamy komputer Power Onyx z 8 procesorami. Kiedy uruchomimy mały program, który pozwala obracać tylko sześcian, wprawdzie traktowany jako trochę złożony układ mechaniczny, jest on w stanie zapchać - na rzecz w zasadzie zupełnie bezużyteczną - wszystkie procesory... Mówienie, że moc jest wykorzystana w iluś procentach, jeszcze o niczym nie świadczy. Do oceny wykorzystania komputerów należałoby używać kryteriów naukowych: liczba publikacji i jakość są tylko jednym z nich. Trzeba patrzeć na efekty pracy, a nie na to, czy są zapchane procesory. Właśnie pod kątem wartości projektu rozpatrujemy wnioski, dotyczące przyznania czasu i mocy na obliczenia na danym komputerze. Lecz dysponujemy zbyt małą mocą obliczeniową, aby wszystkie dobre projekty obdzielić, dlatego jest ona zawsze w pełni wykorzystana.

B.L.: Tak, to prawda. Cierpimy na znaczący niedobór mocy obliczeniowej. Dotyczy to zwłaszcza Warszawy, gdyż "masą" studentów i pracowników naukowych Warszawa przewyższa Kraków i Poznań razem wzięte. Cyfronet i Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe mają sprzęt potężniejszy od naszego. Mamy nadzieję, że na początku 1997 r. sytuacja może zmieni się, kiedy sfinalizujemy zakup silnej maszyny nowej generacji - znacznie przewyższającej możliwościami obecnie dostępne.

M.N.: Zresztą, nie oszukujmy się. Dzisiaj w Polsce nie ma jeszcze ani jednego superkomputera.

???

M.N.: Są tylko średnie i dość duże serwery obliczeniowe. Mówienie o superkomputerowych centrach rozmija się na razie z rzeczywistością. Dotąd stworzyliśmy warunki, które należy wykorzystać do powstawania krajowych ośrodków, będących w pełni centrami superkomputerowymi o zasięgu narodowym. Sprowadzone do kraju technologie sprawdzają się, jeśli chodzi o narzędzia, jednak parametry nie spełniają wymagań. Dzisiejsze superkomputery mają moc przetwarzania setek gigaflopów. To zupełnie inny rząd wielkości.

Jeśli dobrze zrozumieliśmy, nawiązał Pan przed chwilą do pomysłu KBN stworzenia Narodowych Centrów Superkomputerowych. Jakie jest Pana zdanie na ich temat?

M.N.: Od kilku lat twierdzę, że ICM spełnia warunki, aby nazywać go narodowym laboratorium. Na razie to jest idea, która dopiero powstaje - oby nie zamieniła się już na starcie w twór, będący współczesną odmianą wielkich ośrodków obliczeniowych. Według mnie najważniejsze jest zachowanie naukowego oblicza centrum.

Jaka jest rola takich ośrodków?

B.L.: Odpowiem pytaniem. Gdzie powstały najbardziej popularne systemy operacyjne albo najciekawsze aplikacje graficzne? Gdzie są rozwijane projekty wirtualnej rzeczywistości? Gdzie prowadzi się najbardziej zaawansowane badania nowych materiałów i symulację procesów technologicznych? Przede wszystkim są to centra superkomputerowe. Na przykład ostatni model Boeinga powstał całkowicie w komputerze.

W ICM do tej pory powstało ponad sto prac naukowych, w większości już opublikowanych i dostępnych w bibliotekach na całym świecie.

Prowadzimy również badania zaawansowanych technik informatycznych. Proszę odpowiedzieć na pytanie: ilu ludzi w Polsce potrafi wykorzystywać w sposób profesjonalny komputerowe architektury równoległe? Źeby mówić o przyszłości, musimy mieć oczy szeroko otwarte na to, co dzieje się na świecie w obszarze nowych technologii komputerowych. Oczywistą tendencją staje się budowa komputerów wieloprocesorowych o bardzo szybkiej komunikacji między nimi. W naszym środowisku musi powstać grupa ludzi, która będzie potrafiła wykorzystać nowe możliwości.

Ale czy nie napotkają oni kłopotów, realizując swoje projekty, chociażby ze względu na ograniczenia licencyjne baz danych i koszty oprogramowania?

M.N.: To nasz powód do dumy, że właściciele ważnych, światowych baz danych w naukach przyrodniczych i humanistycznych, współpracując z nami, wyrazili gotowość udostępnienia polskim ośrodkom naukowym licencji ogólnokrajowych. System dynamicznego zarządzania licencją MSI (oprogramowanie modelowania molekularnego składające się ze 150 modułów) na cały kraj to rewolucyjny pomysł. Dotąd nie było szansy, aby każdy ośrodek z osobna stał się właścicielem choć części modułów tego oprogramowania. Obecnie uzyskaliśmy licencję na użytkowanie całości na terenie kraju za niską kwotę.

Wspaniała postawa KBN wspomaga nasze wysiłki w tym zakresie. Niedawno Polsce została przyznana krajowa licencja na użytkowanie oprogramowania wizualizacyjnego AVS (podstawowy system wizualizacji naukowej) bez ograniczenia liczby instalacji, co jest wydarzeniem przełomowym.

B.L.: Ponieważ w kampusie w dzielnicy Ochota rozproszone zasoby informacji, oprogramowania, sprzętu łączy prężna sieć światłowodowa w technologii ATM, w zasadzie możemy mówić o jednym, złożonym komputerze. Składniki do stworzenia rozproszonego komputera istnieją, trzeba tylko je uporządkować. Dlatego przystąpiliśmy do tworzenia metacentrum. Nasze zasoby to komputery dużej mocy i stacje robocze, ale również bazy danych związków chemicznych, bazy danych Medline na potrzeby lekarzy i przyrodników, genetyczne bazy danych itd. Jeżeli więc wszystko to do pewnego stopnia stanie się wspólne w sposób racjonalny i logiczny, otrzymamy rodzaj rozproszonego komputera. Chcielibyśmy włączyć do tej struktury także ośrodki naukowe spoza Warszawy, w szczególności Instytut Fizyki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, o ile uda się nam rozwiązać problemy z szybkością transmisji danych. To jest wąskie gardło, które hamuje rozwój ogólnokrajowego metacentrum. Gdybyśmy chcieli np. połączyć w sieć moc wszystkich ośrodków superkomputerowych w Polsce, szybkość transmisji danych musiałaby przekraczać kilkaset MB/s. To jest minimum. Wzorem dla nas pozostają Stany Zjednoczone, gdzie taka sieć już istnieje. Dane między ośrodkami superkomputerowymi w ramach wspólnych programów wędrują z prędkością kilku gigabajtów na sekundę.

Dlaczego w Polsce istnieje taki duży dysonans między naukami humanistycznymi a matematyczno-przyrodniczymi? Humanistyka jest ewidentnie niedoinwestowana, a metody pracy anachroniczne i skostniałe.

B.L.: Prawdopodobnie humanistom trudniej zdobywać fundusze na badania niż przedstawicielom nauk ścisłych. Nauki ścisłe bardziej wiążą się ze współczesnymi technologiami. Taki kontakt powoduje, że inaczej myśli się o swoim otoczeniu. Humaniści żyją w abstrakcyjnej przestrzeni własnych pojęć.

Może w KBN jest silniejsze lobby nauk ścisłych...

B.L.: Nie. Więcej środków wpływa do nas z zagranicy z różnorodnych funduszy, bo donatorzy popierają w ten sposób naukę o znaczeniu szerszym, ponadlokalnym. Jeśli zajmuje się nauką ciekawą dla całego świata naukowego, to również ilość środków finansowych jest znacznie większa.

O jakiej perspektywie Panowie myślą? Czy nie jest tak, że ICM koncentruje się na sukcesie kilku ludzi?

B.L: Gdyby nie codzienna kilkunastogodzinna praca grupy młodych ludzi, nie powstałby ICM. To sukces osiągnięty ciężką pracą. ICM zrzesza ludzi, którzy wiedzą, czego chcą, i potrafią pracować. Każdemu kandydatowi do naszego zespołu mówimy: "Popracuj z nami przez pewien czas i pokaż, co umiesz".

M.N.: W moim przekonaniu jesteśmy dopiero na początku drogi. odpowiednio zmodyfikowane i wykorzystane, oglądają światło dzienne pod postacią nowych pomysłów czy arcydzieł.

Tak więc wszelkiego rodzaju pracę twórczą można nazwać niekonwencjonalnym transponowaniem rzeczy oczywistych, ale w nowej formie nadanej przez autora. Dodatkowym dowodem na to, że poruszamy się w obrębie pewnych stałych form przyswojonych przez umysł, może być reakcja na wydarzenia niekonwencjonalne, których nie zaznaliśmy wcześniej. Czyż uczestnictwo w wypadku nie powoduje u nas zupełnie nowych doznań i ostro nie wbija się w pamięć? Jest to zdarzenie odbiegające od standardu, do którego przywykliśmy i wzbogaca nasze doznania o nowe formy (ból, strach). Dotyczy to w równej mierze zajść przyjemnych i nieprzyjemnych, których niestety wymazać z pamięci nie sposób, gdyż ich nieprzeciętność i odmienność na zasadzie kontrastu pozostawia głębokie ślady w naszych umysłach, często komplikując późniejsze życie. Oznacza to również, że pamięć jest stale modyfikowalna, bez względu na wiek, natomiast od siły i odmienności bodźców zależy, z jaką łatwością są one zapamiętywane.

Wracając do sztucznych tworów przetwarzających informację, czyli komputerów, jako że one na razie potrafią to najlepiej, nie sposób wyobrazić sobie nawet namiastki tego, co ukryte w ludzkim mózgu. Moglibyśmy (teoretycznie) skonstruować oprogramowanie komputera, kojarzące pamiętane przez niego formy podstawowe w wiele kombinacji, tworzące w różnych układach określone formy całościowe. W dalszym ciągu jednak nie przekroczymy bariery niektórych zmysłów niedostępnych metodami sztucznymi. Jak bowiem kodować odczucie smaku, bólu czy stanu psychicznego? Wrażenia te, subiektywnie odczuwane przez człowieka, są wdzięcznym tematem poezji, a nie opisu matematycznego. Gdyby nawet udało się w sposób przybliżony sztucznie je symulować, to i tak maszyna zawsze pozostanie maszyną. Brakuje jej bowiem tego, co daje życie człowiekowi - woli działania i świadomości - elementów, których sam człowiek, ich właściciel, nie może zdefiniować i nie wie skąd się one biorą, pozostając tajemniczą iskrą życia. Iskrą pozwalającą stwierdzić "JA JESTEM" do końca nie rozumiejąc głębi znaczenia tych słów.