V Ostravě a Brně se začíná pracovat na technologické platformě, která má pomoci s prací s daty u nejvýkonnějších superpočítačů v Evropě. Národní superpočítačové centrum IT4Innovations při Vysoké škole báňské a centrum CEITEC při Masarykově univerzitě se staly součástí evropského projektu IO-SEA. Ten má během tří let s rozpočtem osmi milionů eur, tedy více než 200 milionů korun, problematiku řešit.
Projekt odstartoval v dubnu a částečně ho platí Evropská unie skrze program Horizon 2020 a částečně uskupení EuroHPC. To se snaží vybudovat síť evropských superpočítačů a dohnat náskok USA, Číny a Japonska. Ostrava je s chystaným novým superpočítačem součástí této sítě. EuroHPC se chce dostat až na exascale, tedy ke strojům s jedním exaFLOPS a více.
Platforma IO-SEA má uživatelům evropských superpočítačů umožnit snadněji využívat nejrychlejší technologie datových úložišť. “Vyvíjené řešení bude umět pracovat s kompletní škálou současných technologií pro ukládání dat, od páskových bank, přes objektové úložiště až po velmi rychlé disky a paměti typu NVMe a NVRAM,” uvádí IT4Innovations pro Lupu.
“Uživatelé výkonných výpočetních clusterů požadují širokou škálu funkcí pro řízení dat, od dlouhodobé archivace a publikace výzkumných dat až po velmi rychlá dočasná úložiště. Platforma si klade za cíl těmto požadavkům vyhovět, usnadnit tak práci vědeckým odborníkům a přispět k vývoji nejvýkonnějšího počítače v Evropě,” navazují z Ostravy.
Česko je v zastoupení Ostravy a Brna jednou z šesti zemí, která na projektu pracuje. Zastoupeny jsou ještě Francie, Německo, Velká Británie, Irsko a Švédsko. Konkrétně se jedná o tyto instituce: Atos/Bull, CEA, European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), Forschungszentrum Jülich (FZJ), Kungliga Tekniska Högskolan (KTH), Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), National University of Ireland Galway (ICHEC), ParTec a Seagate.
Martin Golasowski, který má na IT4Innovations akci na starost, projekt pro Lupu shrnuje následovně:
Firmy Atos, Seagate a ParTec se budou spolu s německými výzkumnými centry FZJ, JGU, irským superpočítačovým centrem ICHEC, francouzskou agenturou CEA a českým IT4Innovations podílet na vývoji samotné platformy, jejíž součástí je například nástroj na monitorování přenosu dat v rámci výpočetních clusterů (IO instrumentace). Dále také řešení pro objektové úložiště na magnetických páskách nebo nástroj pro tvorbu dočasných úložišť s vysokým výkonem. V rámci projektu dojde k hlubší integraci jednotlivých nástrojů a k vytvoření jednotného rozhraní pro přenos dat mezi různými technologiemi. IT4Innovations zde bude hrát roli poskytovatele vyhrazené části infrastruktury pro vývoj a testování platformy IO-SEA a dále poskytne své kompetence v oblasti analýzy dat a umělé inteligence.
Nedílnou součástí projektu je rovněž testování vyvíjeného řešení pomocí několika aplikací. První z nich je model RAMSES vyvíjený francouzskou agenturou CEA. Jedná se o numerický model sluneční aktivity (magnetismu a protuberancí), který může využívat až 20 000 procesorových jader a dedikované grafické karty pro vizualizaci, což bude vyžadovat efektivní práci s rozsáhlými daty.
Druhou aplikací je analýza obrazů z elektronového mikroskopu, který provozuje brněnské centrum CEITEC. V této aplikaci platforma umožní rychlejší vyhodnocování snímků z elektronového mikroskopu, ze kterých se pak rekonstruují 3D obrazy mikroskopických organických struktur, díky čemuž bude možné lépe pochopit jejich funkci. Data z elektronového mikroskopu v Brně budou přenášeny na superpočítače IT4Innovations v Ostravě a zde budou zpracována. Přenos dat co nejblíže výpočetním uzlům bude zajišťovat právě platforma IO-SEA. Díky tomuto řešení CEITEC bude moci mnohem rychleji získávat výsledky pozorování a zpřesňovat tak snímkování.
Další aplikací je optimalizace procesu modelování klimatu, který zajišťuje Evropské centrum pro střednědobou předpověď (ECMWF). Cílem je optimalizovat přenos dat tak, aby bylo možno co nejefektivněji používat dílčí výsledky klimatických modelů pro další zpracování.
Poslední dvě aplikace jsou z oblasti modelování fyzikálních procesů vyvíjené německým výzkumným ústavem v Julichu (FZJ). Jednou z nich je TSMP sloužící k modelování procesů spojených s koloběhem vody v přírodě. Další z nich je pak model LQCD, který pochází z oblasti kvantové fyziky, který modeluje chování kvarků a gluonů, jakožto částic, které zprostředkovávají tzv. silnou interakci mezi částicemi hmoty. V obou případech je opět cílem optimalizovat práci s rozsáhlými daty, se kterými aplikace pracují.
Projekt IO-SEA je jedním ze tří nových projektů patřících do skupiny SEA, které se zaměřují na budování tzv. modulárního superpočítače. Součástí této iniciativy jsou především výzkumné centrum v Julichu, francouzská agentura pro atomovou energii (CEA), firmy Atos a ParTec. V této trojici se IO- SEA zaměřuje především na optimalizaci přenosu a řízení dat. Dále pak související projekt DEEP-SEA se zaměřuje na programové modely heterogenních infrastruktur, do kterých dnes kromě běžných procesorů patří také grafické karty (GPU) nebo programovatelná hradlová pole (FPGA), případně specializované akcelerátory. Třetí projekt RED-SEA se pak zaměřuje na vývoj velmi rychlé sítě potřebné pro vytvoření superpočítače třídy Exascale. Zaměřuje se na rozšíření a optimalizaci evropské technologie BXI (BullSequana eXascale Interconnect) a navazuje na předešlé projekty ExaNest a Mont-Blanc.
Instalace superpočítače Karolina (součást EuroHPC) v Ostravě:
