Divni novi svet - revolucija superračunara u našoj svakodnevici

Prošla godina se završila jednim od najvećih napredaka u računarstvu – prvim "korisnim" kvantnim čipom. Kompanija  Alphabet je izjavila da je njihov računar sa novim kvantnim čipom Willow nadmašio superračunar Frontier u izvođenju poredbenog algoritma i za nekoliko minuta izračunao je nešto za što bi Frontieru bilo potrebno 10 kvadriliona (10²⁵) godina. Sledeći Googleov zadatak: otkriti primenu sve te teoretske moći, što će potrajati još godinama, možda decenijama. Dotad države ubrzano razvijaju superračunare koji se eksponencijalno povećavaju, postaju brži i predstavljaju temelj za razvoj veštačke inteligencije (engl. artificial intelligence – AI). 

Njihova korisnost postala je neophodna u svakodnevnom životu, omogućujući razvoj brzinama koje su nam pre samo deset godina delovale neverovatno. Ako mislite da se razvoj takvih računara odvija samo u najrazvijenijim zemljama i tehnološkim centrima, grešite, jer brojne zemlje u Evropi pomoću novca EU razvijaju sopstvene kapacitete. Slovenačka Vega u Mariboru pre nekoliko godina bila je među 50 najbržih računara na svetu, dok su se u Hrvatskoj i Srbiji takođe razvijali superračunari koji su, kad su izrađeni, bili među 500 najmoćnijih na svetu po računarskoj snazi. 

Važnost tehnološki napredne infrastrukture prepoznala je i Evropska unija, koja je krajem 2024. godine predstavila plan vredan 1,5 milijardi evra za izgradnju sedam superračunara optimizovanih za AI. Te investicije i razvoj nisu bez razloga. Superračunari, odnosno računarstvo visokih performansi (engl. high performance computing – HPC), ističu se među drugim tehnologijama jer mogu obraditi velike količine podataka i izvoditi složene algoritme velikom brzinom. 

Osim razvoja veštačke inteligencije superračunari su posebno korisni za složene proračune, poput onih koji se koriste za dugoročne vremenske prognoze, otkrivanje lekova za nove bolesti i njihovih interakcija s organizmom, proučavanje interakcija elementarnih čestica, kao i  simulacije potresa, požara, vetroturbina ili naprednih automobila. 

U Sloveniji, Hrvatskoj i Srbiji kapaciteti su dostupni istraživačima, državnim institucijama i kompanijama kojima su potrebni brži i moćniji kapaciteti koje same ne bi mogle da finansiraju Pogledajmo šta se sve razvija i šta nam te mogućnosti omogućuju već danas. 

Slovenački računar i Jurij Bartolomej Vega 

U Mariboru radi najmoćniji superračunar u Sloveniji. Zapravo, HPC Vega daleko je najsnažniji superračunar u Sloveniji, a njegova snaga od 6,9 petaflopsa (6,9 miliona milijardi operacija u sekundi) znatno premašuje sve druge računarske kapacitete u državi. Prilikom pokretanja 2021. godine, Vega je bila među 50 najmoćnijih superračunara u svetu. 

Superračunar je dobio ime po najvećem slovenačkom matematičaru Juriju Bartolomeju Vegi (1754–1802). 

Računarsku  snagu Vege koriste korisnici iz industrije i akademske zajednice. Na Fakultetu za računarstvo i informatiku Sveučilišta u Mariboru Vega se koristi za otkrivanje dipfejkova metodama otkrivanja anomalija. Na primer, kompanija Gorenje, koristi mogućnosti superračunara za proračun protoka vazduha u kućnim aparatima. 

Kompanije mogu dobiti pristup superračunaru Vega, koje se nalazi u samom središtu Maribora u zgradi Instituta informacionih nauka (Izum), na komercijalnoj osnovi uz plaćanje ili delimično, odnosno subvencionisano, izjavio je Dejan Valh, šef sektora za superračunarstvo pri Izumu. 

Vega IT

 

Među kompanijama koje koriste superračunar Vega su i In Silico iz Hrvatske (za proračune talasa u obalskim  područjima i iskorišćavanje brodskih turbina), Xlab i Agenda za jezičke modele i veštačku inteligenciju te Algorithmiq iz Finske za proveru proračuna kvantnih računara. 

U Gorenju su, zahvaljujući simulacijama protoka vazduha u rerni i pripadajućem rashladnom sistemu iznad nje, poboljšali ventilaciju rerne. Vreme potrebno za protok vazduha u rerni  smanjeno je za pola, što omogućuje dodatne korisničke funkcije i pojednostavljuje konstrukcijska rešenja, napisao je u predstavljanju korišćenja Vege doktor Jure Mencinger iz Gorenja. 

U istraživačkom projektu „Otkrivanje dipfejkova metodama otkrivanja anomalija“ (DeepFake DAD), naučnici  planiraju da razviju i tehnologije za „automatizovane i pouzdane metode“ za otkrivanje dipfejkova, čime bi se sprečilo širenje lažnih snimaka i kriminalnih dela koja oni omogućuju. 

"Postojeći detektori danas se zasnivaju na jednostavnim karakteristikama slika koje se pokazuju učinkovitim samo u prepoznavanju nekoliko poznatih načina generisanja slika. Međutim, takvi pristupi često ne uspevaju u otkrivanju dipfejkovi generisanih nepoznatim ili novim metodama. Projekat DeepFake DAD usmeriće se na razvoj novih metoda za otkrivanje, koje će moći da budu delimično ili potpuno kontrolisane, bez korišćenja objavljenih metoda za generisanje dipfejkova", stoji u opisu projekta, koji vodi Peter Peer, profesor doktor na Fakultetu za računarstvo i informatiku Univerziteta u Mariboru. 

Glavni rezultat istraživačkog projekta biće nove i robusne metode za otkrivanje dipfejkova, koje će platformama i krajnjim korisnicima omogućiti automatsko proveravanje autentičnosti video-zapisa i  time sprečiti neželjene lične, društvene, državne  i političke posledice koje lažni i krivotvoreni snimci mogu izazvati. 

Istraživanja na HPC-u Vegi sprovode se u strateškim područjima za Evropu: veštačka  inteligencija, napredna analitika podataka, personalizovana  medicina, bioinženjering, borba protiv klimatskih promena, kao i razvoj lekova i novih materijala. 

U Mariboru, prema planovima, do 2026. godine trebalo bi da bude izgrađen novi superračunar vredan 100 miliona evra. Projekt će biti sufinansiran sa 50 miliona evra bespovratnog novca Evropske unije, dok će ostatak osigurati država. Novi superračunar biće prilagođen obradi velikih količina podataka, prvenstveno satelitskih snimaka, pomoću veštačke inteligencije. 

Planirano je da superračunar bude postavljen pored hidroelektrane Mariborsko ostrvo, što će omogućiti snabdevanje električnom energijom i učinkovito hlađenje sistema. Otpadna toplota  nastala tokom rada superračunara koristila bi se za grejanje okolnih zgrada u Mariboru. 

Srbija već koristi superračunare u zdravstvu  

Srbija do 2025. godine treba da dobije i dva nova superračunara za Državni data centar (DDC) u Kragujevcu, koji će na tom području preuzeti vodeću poziciju u regionu. Iako je primena superračunara različita, službenici i stručnjaci dosad su se uglavnom usredsredili na postignuća u području zdravstva. 

Kada je krajem 2021. u DDC stigao prvi superračunar, to je bio sistem najnovije generacije. Državni vrh tada je najavio da će svi podaci iz domova zdravlja u Srbiji biti objedinjeni u centru u Kragujevcu.  

"Sve mamografske slike, svi rendgenski snimci dolaze ovde i obrađujemo ih – milion  u (…) danu", izjavio je predsednik Aleksandar Vučić prilikom otvaranja prve Nacionalne platforme za veštačku inteligenciju, službenog naziva superračunara zasnovanog na Nvidijinim komponentama. Vrednost tog superračunara bila je oko dva miliona evra, dok je u izgradnju celog DDC-a, gde svoje podatke sada pohranjuju svetski tehnološki divovi poput IBM-a, Googlea i Oraclea, uloženo ukupno 55 miliona evra. 

Vega IT

 

AI softver za mamografiju razvijen na superračunaru 

Superračunar besplatno koriste fakulteti, instituti i domaći startapovi unutar naučno-tehnoloških parkova. Prema rečima Danila Savića, direktora Data Cloud Technologyja, koristi se za širok raspon aktivnosti, uključujući istraživanja, analize i eksperimente. "Trenutno imamo potpisano 38 ugovora sa univerzitetima, institutima i fakultetima za besplatno korišćenje superračunara. Najveću primenu nalazi u treniranju AI modela, gde čak 35 domaćih startapova koristi njegove resurse za razvoj svojih projekata." 

Taj superračunar deo je šire državne inicijative za razvoj domaćeg AI ekosistema. U tom okviru osnovano je Veće za veštačku inteligenciju, prva strategija razvoja AI-ja doneta je 2019. godine (nova strategija planira se do 2030), a 2021. osnovan je Istraživačko-razvojni institut za veštačku inteligenciju. Taj je institut bio prvi korisnik superračunara u Kragujevcu i dosad je učestvovao  u različitim projektima, uključujući one iz oblasti zdravstva: računarsko dizajniranje terapeutskih peptida, pilot-projekat primene AI-ja za rano dijagnostikovanje Fabrijeve bolesti i razvoj platforme za dizajn malih terapeutskih molekula.

Direktor kancelarije za informatiku i e-upravu Mihailo Jovanović pohvalio je njihov softver za automatsku analizu i klasifikaciju mamografija prema prioritetima. "Aplikacija označava sumnjiva područja na slikama i objašnjava zašto je AI algoritam zaključio da postoji problem, omogućujući radiolozima da se prvo fokusiraju na slike s najvišim prioritetom." 

Prema Savićevim rečima, "softver za mamografiju s AI-jem razvijen je upravo na superračunaru za Institut za onkologiju i radiologiju Srbije, a tokom razvoja dodate su funkcije koje su zahtevali radiolozi". Naglašava da svih pet istraživačkih timova Instituta koristi superračunar za razvoj tehnologije. Osim zdravstvene grupe, tu su timovi koji se bave razvojem jezičnih tehnologija, računarskog  vida, poboljšanja okoline i poslovanja. Veliki korisnik je i Institut za molekularnu genetiku i genetsko inženjerstvo, čiji podaci, koje obrađuje superračunar, dosežu veličine od nekoliko desetina terabajta, navodi Savić. 

Superračunar se koristi i izvan medicinskog sektora. "Osim Istraživačko-razvojnog instituta za AI, imamo nekoliko grupa koje rade na razvoju velikih jezičkih modela za srpski jezik. Te grupe deluju na Rudarsko-geološkom fakultetu i Inovacionom centru Elektrotehničkog fakulteta u Beogradu, Fakultetu za elektroniku u Nišu…", nabraja izvršni direktor Data Cloud Technologyja. 

Startapovi takođe razvijaju AI modele za različita područja. "Imamo AI za robotiku, prepoznavanje različitih entiteta, ljudskih emocija, predviđanja u poljoprivredi, ali i AI primene u analizi podataka koje prikuplja opservatorija Vera C. Rubin, najveći teleskop na svetu. Objekt se nalazi u Čileu, a srpski tim naučnika iz Astronomske opservatorije Matematičkog fakulteta u Beogradu i Fakulteta tehničkih nauka u Čačku radi na razvoju softvera." 

Govoreći o proširenju i primeni superračunara, Jovanović je u decembru izjavio da se o tome pregovara s francuskom vladom. "Reč je o zajmu ukupne vrednosti 50 miliona evra", rekao je, naglašavajući da će Srbija do kraja 2025. nabaviti i instalirati najmoćniji superračunar u regionu,  pri čemu ostaje prioritet primena AI-ja za poboljšanje uslova života svih građana. Prema Savićevim rečima, od tih 50 miliona evra, 35 miliona biće uloženo samo u taj veliki superračunar. 

"Drastično povećanje kapaciteta omogućuje da superračunar i vreme korišćenja  budu dostupni većem broju institucija, kao i domaćim startapovima, a u budućnosti i malim i srednjim preduzećima", rekao je za BW.

Vega IT

 

Kako se superračunari još koriste u zdravstvu 

Superračunari postaju moćan alat moderne medicine, pomažući bolje razumevanje  određenih  bolesti, prepoznavanje  genetske predispozicije za određena stanja, postavljanje  preciznijih dijagnoza, određivanje terapije, efikasnije razvijanje lekova i predviđanje njihovih nuspojava. Prilikom pokretanja superračunara u DDC-u u Kragujevcu već se govorilo o tome kako bi poslužilo za analizu gena, omogućujući građanima uvid u njihove predispozicije za određene bolesti i načine njihove prevencije. 

Svetske ustanove već intenzivno koriste takve sisteme u razne zdravstvene svrhe. Primera radi, Danski nacionalni centar za genome, vodeća svetska institucija u obradi velikih količina raznovrsnih zdravstvenih podataka na području personaliziovane medicine, koristi svoj superračunarski sistem za prikupljanje, analizu i integraciju ogromnih i raznolikih skupova podataka, poput tekstova iz kartona pacijenata, rendgenskih snimaka i genetskih podataka. "Superračunar je toliko moćan da može da otkrije uzorke i veze, pružajući precizniju sliku o pacijentu koji će se lečiti", navodi se na internet stranici Centra. 

Zanimljivi su i primeri primene superračunara tokom pandemije kovida 19. "Tokom pandemije superračunar Hewlett Packard Enterprisea (HPE) pomogao je naučnicima da izoluju i identifikuju protein šiljka virusa SARS-CoV-2. Pre korišćenja superračunara istraživači nisu mogli da izoluju taj protein." Nakon toga, kompanije i države mogle su da planiraju, razvijaju, testiraju i primenjuju  vakcine. "Računar je bio u stanju da obradi milione različitih skupova podataka o proteinima iz celog sveta, analizira ih u kontekstu proteina virusa SARS-CoV-2 i razume i svojstva dodanih proteina", izjavio je tadašnji izvršni potpredsednik HPE Justin Hotard. 

Očekivanja od primene superračunara u medicini su velika. Predviđa se da će istraživački projekti na tom području nastaviti da doprinose skraćivanju vremena potrebnog za dizajn i testiranje lekova, lečenju teških bolesti poput Alchajmerove ili raka, predviđanju širenja zaraznih bolesti, optimizaciji i personalizaciji lečenja kao i drugim područjima. 

"Prvi 'exascale' superračunar u Evropi sufinansiraće i EuroHPC, kompanija  koju je osnovala Evropska unija radi razvoja visokokvalitetne računarske  infrastrukture", podsećaju u Data Cloud Technologyju. Njegova računarska snaga biće iskorišćena za stvaranje digitalnih blizanaca ljudskog srca ili mozga u medicinske svrhe, izvođenje simulacija za dobijanje jačih i lakših materijala, kompleksne klimatske simulacije i druge svrhe. Biće dostupno startapovima širom  Evrope za obuku i primenu generativnih modela veštačke inteligencije. 

"Kada posmatramo investicije najvećih svetskih kompanija, jasno je da će i države sve više ulagati u infrastrukturu veštačke inteligencije. Jednostavno rečeno, AI se među svim novim tehnologijama koje je donela četvrta industrijska revolucija pokazala kao tehnologija koja donosi najveće ekonomske koristi društvima i državama koje je prihvataju i primenjuju", ocenjuje Savić. 

Kakva je hrvatska superračunarska infrastruktura 

Hrvatska trenutno ima nekoliko superračunara. Superračunar Supek nalazi se u centru podataka Univerzitetskog računarskog centra Srce. Osim toga, uspostavljen je sistem za napredno računarstvo u oblaku Vrančić, koji je namenjen širokom rasponu korisničkih aplikacija i sistemu koji zahtevaju specifično programsko okruženje kao i značajne procesorske i memorijske resurse. 

Superračunar je dobio naziv po jednom od najvećih hrvatskih kvantnih fizičara Ivanu Supeku (1915–2007), a sistem za napredno računarstvo u oblaku po jednom od najvećih hrvatskih polihistora Faustu Vrančiću (o. 1551–1617). 

"Osim nacionalnih superračunarskih resursa Srce, postoje i institucionalni resursi na pojedinim institucijama. Univerzitet u Rijeci raspolaže superračunarom Bura. Kada je uspostavljen 2015. godine, Bura je bio najmoćniji superračunar u Hrvatskoj i nalazio se na 441. mestu od 500 najmoćnijih sistema na svetu", ističu u Hrvatskom centru kompetencija za HPC (HR HPC CC). 

Dodaju da postoji i više računarskih klastera na institucijama poput Državnog hidrometeorološkog zavoda ili Instituta "Ruđer Bošković", koji se koriste za institucionalne potrebe i namenjeni su specifičnim zahtevima tih institucija i posebnim grupama korisnika. Što se tiče korišćenja tih resursa, Supek i Vrančić mogu se besplatno koristiti za sprovođenje istraživačkih projekata finansiranih iz javnih izvora. To znači da ih mogu koristiti ljudi iz područja nauke, javne uprave kao i  malih i srednjih preduzeća. 

Vega IT

 

"Koriste se i za izradu završnih, diplomskih, specijalističkih i doktorskih radova na javnim univerzitetima  i javnim naučnim  institutima, kao i za sprovođenje praktične nastave. S druge strane, korišćenje superračunara Bura ograničeno je prvenstveno na akademsku zajednicu Univerziteta u Rijeci, s posebnim naglaskom na istraživačke projekte i naučnu produkciju. Omogućen je pristup privatnim korisnicima i poslovnim subjektima u saradnji s akademskim partnerima", naglašavaju u HR HPC CC-u. 

Na primeru Hrvatske, naučnici s Instituta "Ruđer Bošković" istraživali su lekove protiv raka koristeći finski superračunar LUMI i slovenačku Vegu, kao i hrvatski superračunar Supek. "Istraživali su šta se događa unutar živih ćelija, a superračunari  su im omogućili sprovođenje detaljnih simulacija molekularnih interakcija koje bi inače zahtevale godine rada na standardnim računarima", pojašnjavaju u HR HPC CC-u. 

Dalji razvoj te mreže u Hrvatskoj 

U HR HPC CC-u ističu da potreba za superračunarma u Hrvatskoj iz godine u godinu raste, kako u naučnoj oblasti, tako i u privredi i javnoj upravi. 

Prema poslednjim podacima Srca o korišćenju superračunarske infrastrukture s početka godine, beleži se stalni porast. Tokom 2023. broj projekata povećan je za 60 odsto u odnosu na 2022. godinu, dok je broj korisnika porastao za 35 odsto. Superračunari  su se većinom koristili u područjima računarske hemije, biologije, fizike i veštačke inteligencije, pri čemu su aplikacije veštačke inteligencije bile najviše opterećene zbog velikog interesa istraživača. 

"U budućnosti se očekuje još veća potreba za računarskim kapacitetima, zbog čega je potrebno pravovremeno planirati nadogradnju specijalizovanim grafičkim procesorima prilagođenim za AI aplikacije", navode u HR HPC CC-u. Uprkos izazovima, smatraju da je Hrvatska s postojećim nacionalnim resursima i pristupom međunarodnim resursima napravila značajne korake u razvoju superračunara i HPC tehnologija. Takođe ističu važnost činjenice da je Hrvatska aktivan član EuroHPC JU Joint Enterprisea, organizacije koja radi na izgradnji HPC infrastrukture u Evropi. 

Naglašavaju kako je razvoj tehnologije kontinuiran, pa je potrebno razmišljati i planirati budućnost i buduće potrebe. "Potrebno je nastaviti istovremeno raditi na svim područjima – u nauci, javnoj upravi i privredi, kako bi se HPC tehnologije iskoristile u svom punom potencijalu. Na nivou Evropske unije korišćenje HPC tehnologija u nauci i istraživanjima je na zavidnom nivou, ali još uvek nije postignut dovoljan prenos nauke u industriju i javnu upravu", zaključuju. 

Divni novi svet 

Razvoj superračunara u regionu, od slovenačke Vege, preko hrvatskog Supeka, do srpskih sistema, pokazuje da i manje države mogu uspešno konkurisati i na globalnom nivou ako objedine viziju, znanje i podršku. Ti uspesi dokazuju da napredna tehnologija i strateška ulaganja omogućuju napredak u ključnim područjima, poput zdravstva, klimatskih istraživanja, veštačke inteligencije i industrijskog razvoja. 

Sposobnosti tih sistema  nadilaze tradicionalnu upotrebu i donose konkretne rezultate – od simulacija i analize podataka do razvoja rešenja koja poboljšavaju kvalitet života i omogućavaju  ekonomski i napredak. Budućnost superračunarstva  jasno je usmerena prema većoj korisnosti i dostupnosti, što će kompanijama, istraživačima i javnim ustanovama omogućiti da s manje sredstava postignu više. 

Uz stalne nadogradnje i planiranje novih kapaciteta, ti sistemi će igrati ključnu ulogu u regionalnom i globalnom razvoju, pri čemu je saradnja među državama i institucijama ključna za iskorišćavanje svih potencijala koje superračunarstvo donosi. 

U pisanju pomogli Urban Červek, Ana Ristović i Marta Premužak. 

Prevela Marijana Avakumović. 

 

 

Trenutno nema komentara za vest. Ostavite prvi komentar...

Ostavi komentar