11.06.2019

AGH reprezentantem Polski w międzynarodowym konsorcjum budującym jeden z najszybszych europejskich superkomputerów


Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej wraz z partnerami europejskimi zbudują superkomputer, który będzie 10 razy szybszy niż obecnie działający najszybszy komputer w Europie. Polska jest jednym z ośmiu krajów wchodzących w skład konsorcjum LUMI (Large Unified Modern Infrastructure). Razem z Finlandią, Belgią, Czechami, Danią, Norwegią, Szwecją i Szwajcarią weźmie udział w opracowaniu, instalacji i udostępnieniu naukowcom superkomputera najwyższej klasy na potrzeby badań naukowych. AGH w konsorcjum LUMI reprezentuje Akademickie Centrum Komputerowe CYFRONET AGH, operator najszybszego w Polsce superkomputera Prometheus.

Instalacja planowana jest już w roku 2020 i odbędzie się w fińskim centrum danych CSC w Kajaani. Prace odbędą się w ramach Europejskiego Wspólnego Przedsięwzięcia w dziedzinie Obliczeń Wielkiej Skali (EuroHPC Joint Undertaking), inicjatywy wspieranej przez Komisję Europejską. EuroHPC ma umożliwić krajom Unii Europejskiej budowę superkomputerów i konkurowanie w tym obszarze ze światowymi liderami w dziedzinie – takimi jak USA, Chiny czy Japonia.

Planowana moc obliczeniowa superkomputera EuroHPC to ok. 200 PFlops, czyli 0,2 EFlops. Ta wartość oznacza, że będzie on ok. 10 razy szybszy od najszybszego superkomputera działającego obecnie w Europie, szwajcarskiego Piz Daint. 1 EFlops (eksaflops) to 1018 operacji zmiennoprzecinkowych wykonywanych przez superkomputer w ciągu sekundy. Taka moc obliczeniowa superkomputera plasuje go w czołówce najszybszych na świecie.

Superkomputer będzie składać się z trzech partycji:

  • akceleracyjnej, opartej o procesory graficzne ogólnego przeznaczenia GPU,
  • klasycznej, zbudowanej z tradycyjnych procesorów CPU,
  • partycji do analizy danych.


Na potrzeby prowadzenia obliczeń superkomputer będzie wyposażony w zasoby pamięci masowych o pojemności ponad 60 PB, w tym szybkie pamięci typu flash o przepustowości ponad 1 TB/s. Dostęp do superkomputera będzie realizowany tradycyjnie, jak również poprzez chmurę.

Moc obliczeniowa superkomputera z centrum obliczeniowego z Kajaani pozwoli podjąć również takie problemy badawcze jak: prognozowanie zmian klimatycznych, rozwój sztucznej inteligencji, produkcję czystej energii czy wspomoże badania w zakresie medycyny spersonalizowanej.

Centrum obliczeniowe Kajaani jest jednym z najnowocześniejszych w Europie. Co warto podkreślić, zostało zbudowane z maksymalnym uwzględnieniem wymogów ochrony środowiska, w tym ograniczenia emisji CO2. Energia elektryczna niezbędna dla funkcjonowania superkomputera EuroHPC pochodzi w 100% z odnawialnych źródeł – trzech lokalnych hydroelektrowni. Dodatkowo ciepło resztkowe wytwarzane przez superkomputer EuroHPC będzie zagospodarowane do ogrzewania Kajaani, redukując w ten sposób zużycie paliw kopalnych.

Siłą Konsorcjum LUMI jest połączenie unikatowej wiedzy i doświadczenia partnerów w zakresie samej infrastruktury HPC jak i prowadzenia obliczeń wielkiej skali. Pozwoli to efektywnie przeskalować najbardziej wymagające obliczenia naukowe z dostępnych obecnie w Europie zasobów petaskalowych na eksaskalowe. Konsorcjum wypracowało również dobre praktyki w zakresie szkoleń, wsparcia użytkowników i zarządzania danymi. Połączenie tej wiedzy wraz z dostępną infrastrukturą obliczeniową jest solidną podstawą pod budowę najwyższej jakości ekosystemu prowadzenia obliczeń z wykorzystaniem superkomputerów.

Całkowity budżet systemu przed-eksaskalowego EuroHPC projektowanego w CSC w Kajaani to 207,1 mln Euro. Połowa tej kwoty pochodzi ze środków Komisji Europejskiej, a połowa od państw tworzących konsorcjum. Polski wkład to 5 mln Euro finansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Wsparcie MNiSW na rzecz konsorcjum budującego superkomputer przed-eksaskalowy w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia EuroHPC zapewni polskim naukowcom (zarówno akademickim jak i z przemysłu) bezpośredni dostęp do najszybszych europejskich zasobów obliczeniowych. Same obliczenia z wykorzystaniem superkomputera przed-eksaskalowego umożliwią przeprowadzanie wielokrotnie bardziej zaawansowanych badań niż możliwe jest to obecnie. Nowe możliwości pozwolą na dokonywanie przełomów w nauce. Przekroczenie istniejących ograniczeń przyczyni się do nowych osiągnięć w zakresie chemii, inżynierii materiałowej, biotechnologii, fizyki czy medycyny.

Badania z wykorzystaniem istniejących superkomputerów są przez polskich naukowców prowadzone w wielu różnych obszarach. Obejmują one m.in. takie tematy jak: sztuczne liście grafenowe odtwarzające proces fotosyntezy, komputerowe projektowanie leków, modelowanie enzymów i wydajnych katalizatorów, symulacje cząstek elementarnych, analizę fal grawitacyjnych i wiele innych.

Wszystkie trzy superkomputery przed-eksaskalowe zaakceptowane do finansowania przez EuroHPC będą stanowić platformy testowe pod planowane uruchomienie w Europie dwóch systemów eksaskalowych o mocy obliczeniowej ponad jednego eksaflopsa. Współfinansowanie superkomputerów, zarówno przed-eksaskalowych jak i petaskalowych to tylko jeden z filarów aktywności Wspólnego Przedsięwzięcia EuroHPC. Superkomputery mają wesprzeć drugi filar, czyli rozwój europejskich badań w zakresie, i przy współpracy obliczeń wielkiej skali. Jednym z głównych elementów drugiego filaru jest budowa Centrów Kompetencji EuroHPC. Centra te są naturalnym rozszerzeniem Hubów Innowacji Cyfrowych. Głównym zadaniem Centrów będzie wsparcie badań naukowych w przemyśle z udziałem badaczy środowiska akademickiego oraz wykorzystaniu dostarczanych przez superkomputery EuroHPC zasobów obliczeniowych. Kluczowym aspektem wsparcia przemysłu będzie również transfer wiedzy w zakresie wykorzystania zasobów superkomputerów, poszukiwanie i kojarzenie partnerów w zakresie wspólnych prac badawczych przemysłu i nauki, skalowanie problemów badawczych i oprogramowania do wymogów eksaskali oraz szkolenia i rozwój umiejętności technicznych w zakresie prowadzenia obliczeń w wielkiej skali.

Polskie aktywności w zakresie Centrum Kompetencji EuroHPC koordynowane są przez Cyfronet AGH, przy udziale wszystkich polskich centrów superkomputerowych. Planowana jest jednocześnie ścisła współpraca z Centrami Kompetencji EuroHPC krajów zrzeszonych w LUMI. Oferta Centrów Kompetencji EuroHPC skierowana będzie zarówno dla przedsiębiorców sektora MŚP, dużych firm, jak i start-upów.