Рачунари и вештачка интелигенција: Шта је суперкомпјутер и чему служи

Фронтијер, Фугаку, Луми, Леонардо, Самит, Сијера и Селин.

Не, ово нису имена хероја неког авантуристичког или цртаног филма, нити нових стрип јунака из неке заштитничке групе, већ називи суперкомпјутера.

Ови уређаји високих радних карактеристика, попут обичних рачунара, имају задатак да складиште и обрађује податке, али у далеко већем обиму и готово незамисливом брзином.

За разлику од њихових нешто старијих рођака који стају на радни сто у соби, суперкомпјутери заузимају више десетина квадрата у посебним центрима и лабораторијама где незаустављиво анализирају огромне количине информација, али и симулирају сложене процесе и односе.

„То је рачунар чија брзина извршавања операција са реалним бројевима вишеструко надмашује рачунар опште намене - лаптоп, десктоп и сервер", наводи Милош Цветановић, професор Електротехничког факултета (ЕТФ) у Београду, у писаној изјави за ББЦ на српском.

Суперкомпјутери се најпре примењују у научним истраживањима и инжењерским пословима „који захтевају изузетно брзе прорачуне".

Користе се код временске прогнозе, за истраживање климе, нафте и гаса, при молекулском моделирању и новим хемијским једињењима, као и симулацију, између осталог, аеродинамике авиона и свемирских летелица, те демонстрацију нуклеарног оружја.

Уско су везани за вештачку интелигенцију, а њихов допринос се мери и тиме што убрзавају темпо истраживања и развоја производа.

Суперкомпјутери у Србији су у Државном Дата Центру у Крагујевцу и Лабораторији за примену рачунара у науци на Институту за физику у Београду, док је почетком године најављена набавка још једног.

Од земаља региона, осим Србије, суперкомпјутере имају и Словенија, Хрватска, Мађарска и Бугарска.

Сматра се да је први успешни суперрачунар - ЦДЦ 6600, дело пионира у овом послу и америчког инжењера електронике, Симора Креја, произведен септембра 1964. године.

ББЦ на српском је од сада и на Јутјубу, пратите нас ОВДЕ.

Чему служи суперкомпјутер?

Термин суперкомпјутер се може тумачити у ужем и ширем смислу, каже професор Милош Цветановић.

„У ужем смислу, суперкомпјутер је рачунарски систем наменски дизајниран да ефикасно извршава релативно мали број захтевних врста обрада података, попут временске прогнозе, симулације нуклеарних експлозија, динамике флуида и сличних", објашњава.

Зато је начин његове употребе „веома ограничен, специфичан и познат релативно малом броју људи који га користе".

„Такав рачунарски систем веома често може имати више милиона процесора или језгара специфичне архитектуре са веома брзим приступом меморији."

Поједини делови система су „наменски дизајнирани и произведени у ограниченим серијама" - зато много коштају.

У ширем смислу се подразумевају и „остали рачунарски системи високих перформанси који нису наменски дизајнирани".

Иако слабији, генерички суперкомпјутери, како се често називају, имају низ других предности, те налазе и ширу примену.

„Најважнија је могућност извршавања већег броја захтевних врста обрада података, попут данас врло актуелних, примена вештачке интелигенције", објашњава Цветановић.

Цена им је, каже, далеко повољнија, а потрошња струје много нижа, те упоредива са оном „широко распрострањених сервера".

Брзина, намена и значај суперкомпјутера

Учинак суперкомпјутера, односно брзина прорачуна се мери у флопсима.

Флопс је скраћеница од Floating point оperations per second, односно број операција са покретним зарезом у секунди, и најчешће се користи за научна рачунања са великим математичким операцијама.

Тренутно најбржи суперкомпјутер на свету, амерички Фронтијер (Frontier), има брзину од око 1.680 петафлопса, док је код „просечног рачунара опште намене око 150 гигафлопса".

То је 11 милиона пута брже, објашњава Цветановић.

„Суперкомпјутер са брзином од око пет петафлопса (брзина оног у Крагујевцу) је око 33.000 пута бржи од просечног рачунара опште намене", додаје.

Фронтијер је у мају 2022. достигао брзину од 1,1 егзафлопса, поставши тако први забележени рачунар за егзаскалу, а очекује се да би у наредном периоду могао да достигне скоро двоструко већу брзину.

Овако велике брзине омогућавају интензивнији и снажнији развој научне и иновативне заједнице, главних корисника суперкомпјутера.

Тако је овај уређај нашао примену у временској прогнози, побољшавши њену тачност, као и здравству, биоинформатици, енергетици и молекулском моделирању.

Јапански суперкомпјутер Фугаку био је ангажован и током пандемије корона вируса радећи на симулацији „како се шири инфекција у канцеларијама са преградама и пренатрпаним возовима са отвореним прозорима".

Симулације на овом уређају помажу Америчкој свемирској агенцији (НАСА), између осталог, око проучавања утицаја климатских промена, безбедности астронаута и еколошки прихватљивог дизајна електричних летелица.

Помоћу суперкомпјутера изводе се и симулације нуклеарних тестова, демонстрације војних сукоба и истражује се нафта и гас.

„Значај суперкомпјутера је у могућности да се постојећа истраживања појефтине, убрзају и учине много реалнијим", сматра Цветановић.

Сложене и реалне симулације које се извршавају на суперкомпјутерима могу да се користе и за „обучавање система заснованих на вештачкој интелигенцији".

„На пример, системи за аутономну вожњу засновани на вештачкој интелигенцији могу бити обучавани симулацијама различитих ситуација које могу настати у вожњи.

„Тиме би систем аутономне вожње био адекватно припремљен за што већи број критичних ситуација и имао дефинисан начин реаговања на њих", објашњава Цветановић.

Суперкомпјутери у Србији

Крајем 2021. године, у Државни дата центар у Крагујевцу стигао је суперкомпјутер.

Званично је назван Национална платформа за вештачку интелигенцију (ВИ платформа), а набављен као „кључна инфраструктура која треба да омогући научно-истраживачки рад и подржи домаћи стартап екосистем тиме што ће његова употреба бити потпуно бесплатна за кориснике".

„Више од 40 пројеката је успешно урађено на суперкомпјутеру, а велики број је резултовао бројним публикацијама и другим научним радовима, завршним производима", наводе из Канцеларије за информационе технологије и електронску управу, задужене за крагујевачки суперкомпјутер, у писаном одговору за ББЦ на српском.

Систем је базиран на нВИДИА графичким процесорима који „омогућавају брзу обраду велике количине података", а у саставу Платформе су још и Data science софтвер, менаџмент софтвери и систем за складиштење података капацитета од 176 терабајта.

Професор Цветановић каже да се ради о генеричном суперкомпјутеру са платформом за вештачку интелигенцију, брзине од око пет петафлопса.

Корисници суперкомпјутерa у Крагујевцу су 34 факултета и института, као и 33 стартап компаније, док је број корисничких налога већи од 300, наводе из Канцеларије за ИТ и еУправу.

„Имамо тим научника који раде у области астрономије и учествују на највећем светском астрономском пројекту (LSST) у који су амерички фондови до сада уложили 48 милиона долара и на ком имају задатак да направе софтвер за анализу података базиран на вештачкој интелигенцији.

„Највећи језички модел за српски језик је креиран на Националној платформи коришћењем 4 GPU (графички процесор) у континуитету 32 дана", објашњавају.

Суперкомпјутер је послужио и за „предикцију потрошње електричне енергије, што је допринело смањењу трошкова и рационалнијој дистрибуцији ресурса", а користио га је и Развојно-истраживачки институт за вештачку интелигенцију Србије за бројне анализе током пандемије ковида „што је омогућило квалитетнију комуникацију са грађанима".

Из канцеларије наводе да је у другој половини 2023. покренуто 4.860 тренинга и експеримената, а у плану је и проширење суперкомпјутера „још моћнијим графичким процесорима".

Лабораторија за примену рачунара у науци на Институту за физику у Београду такође има суперрачунар чија је унапређена верзија, процесорске снаге 110 терафлопса, представљена септембра 2014.

Цветановић каже да је употреба овог уређаја дала „значајне резултате приказане у већем броју научних радова објављеним у истакнутим међународним часописима".

„И отворила пут за примену суперкомпјутера у Србији, не само у физици, већ и економији, биологији, хемији, фармацији и медицини", сматра професор ЕТФ-а.

Колико су суперкомпјутери безбедни?

Суперкомпјутер, као и сваки други рачунарски систем, може бити мета хакерских напада, истиче професор Цветановић.

Међутим, пошто се махом користе за научна истраживања, ови уређаји нису хакерима превише интересантни „са аспекта приступа осетљивим подацима, већ неовлашћеног коришћења њихове процесорске снаге".

„И евентуалне злоупотребе за друге још комплексније, односно софистицираније, хакерске нападе", објашњава професор.

Таквих инцидената је, додаје, у Европи и свету било, али без озбиљнијих последица „изузев краткотрајне недоступности или употребе суперкомпјутера за рударење крипто валута".

„У Србији, до сада, није забележен ниједан такав случај."

'Једна ласта не чини пролеће'

Претходна председница Владе Србије Ана Брнабић најавила је набавку још једног суперкомпјутера за који ће бити издвојено 30 милиона евра.

Професор Цветановић каже да ће набавка још једног суперкомпјутера са подршком за вештачку интелигенцију „свакако бити додатна мотивација научно истраживачкој заједници и стимулисаће повећање захтева, односно потреба за том врстом ресурса".

Али „тренутне ефекте досадашњих улагања је тешко проценити", наводи професор.

„Тешко је очекивати да би набавка једног суперкомпјутера могла да има значајније ефекте у науци, техници или ИТ сектору генерално, управо у складу са пословицом да једна ласта не чини пролеће.

„Међутим, континуирана улагања у складу са добро дефинисаним циљевима стратегије могу довести до суштинских ефеката", закључује професор.

Погледајте видео: Како је компјутер победио најбољег шахисту на свету

Пратите нас на Фејсбуку, Твитеру, Инстаграму, Јутјубу и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]