Dok cijeli svijet gradi golema superračunala veličine zgrada koja ujednoj sekundi mogu izvesti nevjerojatnih tririlijun (1018) operacija u sekundi, tzv.eksaskalarna računala, predani tim znanstvenika Centra za informatiku i računarstvo(CIR) na Institutu Ruđer Bošković (IRB) piše svoju priču u svijetu superračunala.

U suradnji s partnerima iz Njemačke i Francuske razvili su novi softver, u sklopueksperimenta LimitX, koji je nedavno izabran za jednu od "uspješnica" europskogprojekta Inno4scale. Preliminarni rezultati pokazuju da ovaj softver koristeći metodestrojnog učenja i neuronskih mreža ubrzava trajanje kvantnih simulacija iz dana u sate.Eksaskala, objašnjavaju stručnjaci, označava novu razinu brzine superračunala.

Naša osobnaračunala, opremljena brzim grafičkim karticama, mogu obraditi do bilijun (1012) računskihoperacija u sekundi, dok eksaskalarna računala postižu trilijun ili više operacija u sekundi.Za usporedbu, kad bi svaki čovjek na ovom svijetu mogao obaviti jednu računsku operaciju usekundi, svim ljudima bi trebalo skoro četiri godine da obave količinu posla koju jednosuperračunalo može napraviti u samo jednoj sekundi.

Upravo ta ogromna brzina omogućujenapredak u mnogim područjima, od precizne medicine i klimatskih istraživanja do istraživanjai razvoja novih materijala, no samo kada softver zna kako iskoristiti tu snagu.Tim koji uz ruđerovce stoji iza LimitX-a, Superračunalni centar Juelich (JSC) iz Njemačke iFrancuska komisija za alternativne energije i atomsku energiju (CEA), radio je godinu dana narazvoju ovog softvera u sklopu europskog projekta Inno4scale, vrijednog 4,5 milijuna eura.

Ovaj projekt vodi Superračunalni centar u Barceloni, a partneri su im švicarski SCAPOS,njemački nacionalni centar za računalstvo visokih performansi u Stuttgart (HLRS) i PRACEmreža.O čemu je riječ i kako radi novi softver?

Dosad su kvantne simulacije proteina koristile numeričke metode temeljene na kvantnojmehanici kako bi izračunale raspodjelu elektrona i energiju sustava, često kroz iterativneprocese visoke računalne zahtjevnosti. Ovakav postupak je često vrlo spor i neefikasan jerzahtjeva izračun jako velikog broja različitih parametar, no LimitX tu proceduru mijenja.

''Osnovna ideja nove metoda je da pokuša „pogoditi" dobro inicijalno rješenje. Kao primjermožete zamisliti da vas netko ostavi na cesti i kaže vam da što prije nađete put do Rima. Bezikakvih dodatnih informacija trebat će vam puno vremena kroz metodu pokušaja i pogrešakada nađete pravi put. Ako ipak imate informaciju da ste na sjeveru i da idete na jug, brojpokušaja će se znatno smanjiti i vi ćete brže stići do svog odredišta,'' objašnjava dr. sc. Davor Davidović, voditelj CIR-a.

Slično je i kod LimitX-a, prije nego krene s glavnom simulacijom, LimitX analizira („uči") naprijašnjim primjerima i na temelju toga predviđa najvjerojatniju raspodjelu elektrona koristećimetode strojnog učenja i neuronskih mreža. Zahvaljujući toj početnoj procjeni računalu ćetrebati znatno manje koraka da dođe do istog, točnog rješenja, što smanjuje vrijeme izračunas nekoliko dana na samo nekoliko sati, ponekad čak i minuta.

Takvo ubrzanje otvara brojne mogućnosti. Farmaceutske kompanije mogle bi u tjedan danaispitati stotine tisuća molekula, umjesto da se ograniče na desetke, a istraživači i inženjeri kojirada na razvoju novih materijala mogli bi brže otkrivati nove spojeve. Kako eksaskalarnasuperračunala dosežu nevjerojatne brzine, ovakvi pametni softveri mogu osigurati da se tasnaga u potpunosti iskoristi.

Dr. sc. Davor Davidović, poručuje: "Dok eksaskalarna računala pristižu, pravo pitanje postajekako ih pametno koristiti. Bez novih i naprednijih algoritama i softvera, ni najbrži hardver nemože sam otkriti pravi put.

"Sljedeći korak: pilot test na EuroHPCU nadolazećim mjesecima CIR-ov tim priprema LimitX za pilot testiranje na stvarnimeksaskalarnim računalima dostupnima akademskoj zajednici i industriji u sklopu EuroHPCmreže superračunala.

„Ako se potvrde dosadašnji preliminarni rezultati, predložena računalna metoda bi uskoromogla ući u standardne pakete alata za kvantne simulacije koje koriste sveučilišta, istraživačkiinstituti i farmaceutske kompanije diljem Europe", objašnjava dr. sc. Jurica Novak iz CIR-a.