Obiskali smo Institut informacijskih znanosti v Mariboru (Izum), javni zavod, ki ga je ustanovila Vlada RS kot informacijski servis slovenske znanosti, kulture in izobraževanja. Njihova dejavnost je pretežno vezana na razvoj in delovanje sistema in servisov COBISS in SICRIS, ki so temelj knjižničnega informacijskega sistema in informacijskega sistema raziskovalne dejavnosti pri nas in v nekaterih drugih državah. COBISS ponuja dostop do informacij v vseh slovenskih knjižnicah in pregled izposojenega gradiva, podaljšanje rokov izposoje, rezervacije gradiva in podobno.
»Projekti, pri katerih raziskovalci uporabljajo strojno učenje za razvoj umetne inteligence, potrebujejo veliko računskih virov. Slovenskim raziskovalcem so te kapacitete dostopne v okviru Slovenskega nacionalnega superračunalniškega omrežja, katerega del je tudi superračunalniška gruča visokozmogljivega računalnika Vega (HPC Vega), ki ga imajo na Izumu. Vanj so vključene vse slovenske institucije, ki se ukvarjajo s superračunalništvom. Pred štirimi leti je bil na Izumu zagnan HPC Vega v okviru projekta nadgradnje nacionalnih raziskovalnih infrastruktur HPC RIVR in s sodelovanjem skupnega podjetja za evropsko visokozmogljivostno računalništvo Euro HPC (EuroHPC JU),« je povedal Branko Zebec, svetovalec direktorja Izuma.
Med pomembnimi projekti, ki so bili financirani iz evropskih sredstev, je tudi superračunalnik HPC Vega, ki je stal 17,2 milijona evrov. Od tega sta 11,3 milijona evrov prispevala EU iz sklada za regionalni razvoj ter ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport, preostalih 5,9 milijona pa EuroHPC JU. Izgradnja, upravljanje, vzdrževanje in stroški uporabe skupaj znašajo dobrih 33 milijonov evrov za pet let. »HPC Vega se uporablja na različnih področjih znanosti, kot so simulacije molekularne dinamike, kvantna kemija, razvoj novih zdravil, razvoj novih materialov, fizika osnovnih delcev, astrofizika, obdelava satelitskih slik, strojno učenje, umetna inteligenca, in mnogih drugih. Do njega imajo brezplačen dostop znanstveniki iz celotne EU, ki delajo pri projektih, financiranih iz javnih sredstev. Do 20 odstotkov kapacitet se lahko proda gospodarskim organizacijam,« je pojasnil Zebec.
»Pokrivajo« 1500 knjižnic na Balkanu
Superračunalnik Vega je bil naročen kot primarni superračunalniški sistem projekta za nadgradnjo slovenskih nacionalnih raziskovalnih infrastruktur HPC RIVR in dobavljen kot eden prvih sistemov skupnega podjetja EuroHPC. Z njim se je povečala računska moč v Sloveniji in celotni Evropski uniji, kar je v pomoč raziskovalcem in drugim uporabnikom tako v javnem kot v zasebnem sektorju, na različnih strateških področjih, kot so medicina, podnebne spremembe, razvoj zdravil in materialov, ter drugih področjih.
Ob vstopu v zgradbo inštituta, ki stoji na Prešernovi 17 v Mariboru, smo najprej uzrli veliko stensko likovno umetnino mojstra Marija Preglja, v stavbi pa občasno razstavljajo tudi drugi umetniki. Kot je dejal Zebec, je Izum zrasel iz centra za proizvodno informatiko oziroma računalniškega centra Univerze v Mariboru, vrsto let pa je bila njihova osnovna dejavnost vzpostavitev informacijskega sistema in evidenc sistema COBISS za vse knjižnice v nekdanjih jugoslovanskih republikah razen na Hrvaškem. »To je bil za nas začetek, sčasoma pa je dejavnost, ki je del širšega družbenega sistema, le še rasla. Tudi na račun avtomatizacije večine procesov v knjižnicah. Trenutno pokrivamo 1500 knjižnic, od katerih jih je prek 900 v Sloveniji, preostale so v republikah nekdanje Jugoslavije, Bolgariji in Albaniji. Balkan imamo pokrit. Iz računalniške opreme firme Digital, ki je bila takrat vrhunska, smo v 40 letih postopoma prešli na novo, najsodobnejšo. Leta 2015 pa smo s sredstvi EU za regionalni razvoj in ministrstva za izobraževanje, znanost in šport zgradili prizidek s petimi nadstropji, nov računalniški center in podzemne garaže,« je razložil Zebec.
Danes je na Izumu zaposlenih 125 ljudi, letos načrtujejo zaposlitev še od pet do deset strokovnjakov. »Smo del javnega sektorja, zato se občasno srečujemo s kadrovskimi težavami, saj ustrezni kadri odhajajo v sosednjo Avstrijo. Nekateri pa vseeno raje ostanejo doma. Večinoma so pri nas zaposleni računalniški strokovnjaki, doktorji znanosti z različnih znanstvenih področij, na področju COBISS imamo celo dva teologa, pa seveda matematike, strojnike, ekonomiste, jezikoslovce, pravnike in fizike. Predvsem slednji so najboljši programerji. Pohvalimo se lahko tudi z uravnoteženo strukturo zaposlenih obeh spolov,« nam je povedal Zebec. Razkril je, da so moški bolj inovativni pri razvoju novih tehnologij, medtem ko so ženske bolj natančne pri delu, tako da so veseli, da imajo v kolektivu ustrezno zastopana oba spola.
Nekaj sto tisoč poskusov vdorov na uro
Sprehodimo se do kleti, kjer so vsi največji računalniški sistemi, tako rekoč srce sistema COBISS. Vsaka vrata se odpirajo s karticami, ustreznimi kodami, povsod so nameščeni kamere in protivlomni ter protipožarni sistemi. Ne preti pa jim toliko nevarnost fizičnih vlomov, kolikor je zunanjih poskusov vdorov v sistem COBISS oziroma informacijsko infrastrukturo Izuma.
»Teh zaznamo nekaj sto tisoč na uro. A jih naša specialna namenska strojna in programska oprema uspešno preprečuje,« je razkril Zebec. »Dostop do HPC Vega je zavarovan s kriptografskimi ključi, kar zagotavlja, da do gruče dostopajo samo preverjeni uporabniki. Zlonamerne uporabnike hitro odkrijemo, hkrati pa računalnik ni povezan s kritično infrastrukturo.«
V kleti so ogromne omare z optičnimi kabli, ki omogočajo hitro povezavo podatkov do procesorskih zmogljivosti. Zaposlenih tu ni, občasno so prisotni le serviserji. Iz kleti nas je Zebec popeljal še na streho Izuma, kjer stojijo hladilni sistemi, ki skrbijo za ustrezno hlajenje, toplotne črpalke pa toplotno energijo iz računalniških centrov Izuma transformirajo za ogrevanje stavbe. Kar pomeni, da so, kar zadeva ogrevanje, na Izumu samozadostni. Kako bi nekomu, ki se ne spozna na tehnologijo, razložili, kaj je superračunalnik HPC Vega, smo pobarali strokovnjaka. »To je stroj, ki ima veliko število med seboj povezanih računalnikov. Veliko število pomeni 1920 centralnih procesnih enot (CPU) s 122.800 jedri in 240 grafičnih procesnih enot (GPU). Povezave med temi računalniki so zelo hitre, zato so rezultati izračunov, simulacij in podobno na voljo v zelo kratkem času. Za izgradnjo takega superračunalnika se uporabljajo najnovejše tehnologije, ki bodo v kratkem uporabljene tudi v navadnih računalnikih in že nakazujejo nove trende v informacijski tehnologiji. Smo pa pri Vegi vgradili najnovejšo tehnologijo, ki je še danes aktualna, zato nič ne zaostajamo za najrazvitejšimi,« je ponosno povedal Zebec.
Zmogljivost računalnikov se meri s številom izvedenih računskih operacij, ki je nepredstavljivo in znaša 6,9 milijona milijard izračunov na sekundo. HPC Vega je bil prvi od osmih vrhunskih superračunalnikov, vzpostavljenih v okviru iniciative EuroHPC, ki evropskim raziskovalcem in raziskovalkam, industriji in podjetjem pomagajo napredovati na številnih področjih – od izdelave zdravil in novih materialov do boja proti podnebnim spremembam. Ima pa HPC Vega tudi ogromne spominske zmogljivosti. Težava superračunalnikov je razmeroma kratek »rok trajanja«, ki znaša pet do največ šest let, potem je že zastarel. »Hkrati to pomeni, da se rezervni deli prenehajo izdelovati, sam računalnik pa niti ni več energetsko učinkovit v primerjavi z novo tehnologijo. Zato porabijo preveč električne energije in so tudi prepočasni. Tudi programska oprema se ne razvija več za starejše HPC-sisteme in podobno. Omenjeni HPC Vega bo v uporabi vsaj do leta 2026 oziroma verjetno še v letu 2027, ko je predviden nakup novega,« je razložil Zebec. In kakšni so izzivi za prihodnost? »EU se je odločila, da pospeši razvoj superračunalništva zaradi zaostanka za preostalim svetom, s tem pa podpre tudi razvoj znanosti v EU. V Sloveniji je bila sprejeta odločitev za postavitev novega superračunalnika v vzhodni regiji tudi zato, da se zmanjša razlika v razvitosti regij.« In Izum je, poleg Pošte Slovenije, dejansko edina institucija, ki je locirana na Štajerskem, na kar so v Mariboru zelo ponosni. »To hkrati pomeni, da k nam prihajajo na izobraževanje knjižničarji iz vse Slovenije pa tudi iz tujine. Okoli tisoč se jih zvrsti na leto,« je povedal Zebec. Prav tako jih vsako leto obišče veliko študentov in srednješolcev.
Ponosni na pionirske izkušnje
Pa lahko superračunalnik preseže človeško inteligenco na določenih področjih? »Seveda, na številnih se to že dogaja. Računalniški sistemi so vse hitrejši in bolj natančni kot človek, a menim, da še dolgo ne bodo imeli zmožnosti intuitivnega razmišljanja, kreativnosti in samostojnega razvoja. So pa vsekakor pomembni v vsakdanjem življenju, zlasti v dobi podatkov in digitalizacije. Brez njih ni konkurenčnega razvoja strojnega učenja in umetne inteligence, ki bo imela tudi vedno večji vpliv na vsakdanje življenje. Če ne sodelujemo pri razvoju in uporabi te tehnologije, bomo vedno bolj zaostajali za razvitim svetom,« je bil jasen Zebec. Dodal je, da vsak od nas že danes uporablja izsledke superračunalnikov, ko na primer preverja vremensko napoved, pri avtonomni vožnji v avtomobilu, uporablja nove izdelke, nova zdravila ali koristi nove metode zdravljenja. Po njegovem mnenju sicer sam superračunalnik ne bo nadomestil sprejemanja pomembnih odločitev, lahko pa pomaga odločevalcem pri iskanju boljših idej na številnih področjih. »Vega brez dvoma pomembno prispeva k razvoju in uporabi modelov strojnega učenja ter umetne inteligence. Osebno mislim, da sta razvoj in uporaba umetne inteligence neizbežna. Zaskrbljenost zaradi potencialnih zlorab je seveda prisotna, vendar je, tako kot pri drugih novih tehnologijah, vse odvisno od človeka, kako jih bo uporabil,« je prepričan Zebec.
Po njegovem bodo v prihodnjih letih superračunalniki osnovna infrastruktura vsake moderne družbe. »Zato smo lahko še toliko bolj ponosni, da imamo kot majhna država svoj superračunalnik in pionirske izkušnje, kako ga postaviti in z njim učinkovito upravljati.« Zebec tudi verjame, da bomo s pomočjo novega superračunalnika lahko snovali še bolj ambiciozne projekte kot doslej. »Vsekakor pa so znanstveni preboji najbolj odvisni od samih raziskovalcev in njihovih idej. Z novo infrastrukturo bo raziskovalcem omogočenih več računskih virov in prepričan sem, da jih bodo znali izkoristiti tudi za kakšen znanstveni preboj,« je dejal naš sogovornik. Pričakuje, da bodo superračunalniki sčasoma vse bolj dostopni širši javnosti, podobno kot so danes osebni prenosniki. Še zlasti jih želijo približati mlajšim, dijakom ali naprednim učencem osnovnih šol, s čimer bi se povečalo tudi število uporabnikov. So pa ti že zdaj prisotni v farmaciji, kemični industriji, meteorologiji …
Uporaba se bo širila na mnoga druga področja. »Pri razvoju obstoječega superračunalnika v Mariboru je sodelovalo več kot 50 ljudi. To so pionirji slovenskega superračunalništva, ki si zaslužijo vse pohvale. Šlo je za sodelovanje mnogih institucij, od Univerze v Mariboru do fakultete za informacijske študije, Instituta Jožef Stefan, Arnesa, Slinga in seveda Izuma, ki so se srečevali s številnimi izzivi, od finančnih, administrativnih do tehničnih. Največji so bili postavitev oskrbne infrastrukture, izbira strojne opreme, izbira optimalne arhitekture superračunalniške gruče, kako uporabiti odvečno toplotno energijo in uporaba ustrezne programske opreme. Pohvalimo se lahko, da smo bili med vsemi osmimi superračunalniki, ki jih je sofinanciral EuroHPC, najuspešnejši z največjim izkoristkom uporabe procesorskih kapacitet in da imamo skupno več kot 560 slovenskih in evropskih projektov, ki se izvajajo na HPC Vega,« je še razložil Zebec. Ponosen je na vse, ki so opravili to pionirsko delo in postavili Slovenijo na zemljevid držav s svojim superračunalnikom.
