Petek, 18. 10. 2024, 9.43
2 uri, 11 minut
Dan odprtih vrat slovenskih superračunalniških centrov v okviru meseca znanosti
"Brez superračunalnikov ni več razvoja vrhunske znanosti"
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
0,05
Brez superračunalnikov ni več mogoče držati koraka z vrhunsko svetovno znanostjo, je prepričan doktor fizike Franci Merzel (levo) s Kemijskega inštituta v Ljubljani.
Superračunalniki so danes vseprisotni in nam pomagajo pri povsem vsakdanjih opravilih, kot je napovedovanje vremenskih razmer, njihova vloga pri spodbujanju in omogočanju vrhunske znanosti pa je neprecenljiva in nepogrešljiva. Ob dnevu odprtih vrat smo si ogledali enega od slovenskih superračunalnikov, ki je del Slovenskega nacionalnega superračunalniškega omrežja SLING.
"Naš superračunalnik je po zmogljivosti približno stokrat manjši od največjega slovenskega v Mariboru, a kot raziskovalna ustanova, ki gre v korak z najzahtevnejšimi svetovnimi raziskavami, je edino smiselno, da imamo svojega," nam pojasni molekularni biofizik in izredni profesor fizike Franci Merzel, ki za svoje raziskovalno delo na Kemijskem inštitutu v Ljubljani intenzivno uporablja ta superračunalnik.
Superračunalnik na Kemijskem inštitutu v Ljubljani ima zmogljivost sto teraflopov.
Med zaposlenimi in zunanjimi sodelavci, ki ravno tako redno uporabljajo ta superračunalnik, je tudi njegov mentoriranec, diplomant kemije in doktorski kandidat fizike Anže Hubman. Njegovo področje dela zajema med drugim tudi fazno separacijo v proteinskih sistemih, a kar se sliši zelo abstraktno, bi morda nekega dne odprlo pot do razumevanja principov kompleksnega pojava demence.
Andreju Ažmanu v čast
Superračunalnik na Kemijskem inštitutu v Ljubljani ima danes zmogljivost okrog sto teraflopov, kar pomeni sto milijonov milijonov operacij s plavajočo vejico v sekundi. A včasih vendarle potrebujejo še več računalniške zmogljivosti in takrat si pomagajo z začasno souporabo enega izmed večjih superračunalnikov v omrežju SLING.
Superračunalniki so danes vseprisotni in nam pomagajo pri povsem vsakdanjih opravilih, kot je napovedovanje vremenskih razmer, njihova vloga pri spodbujanju in omogočanju vrhunske znanosti pa je neprecenljiva in nepogrešljiva.
"Naš računalniški center – poimenovali smo ga po našem nekdanjem sodelavcu Andreju Ažmanu, ki je v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja z vrhunskimi rezultati na področju računske kemije dosegel velik mednarodni ugled – smo odprli leta 2019. Od takrat ga vsako leto posodabljamo in nadgrajujemo v okviru razpisov Javne agencije za znanstvenoraziskovalno in inovativno dejavnost Slovenije (ARIS, nekdanji ARRS) v višini nekaj sto tisoč evrov letno," je še povedal Merzel in spomnil, da uporabi računalnikov pri raziskavah v kemiji na Kemijskem inštitutu že pol stoletja posvečajo velik pomen.
Za naravoslovce, a ne samo zanje
Na superračunalniku Kemijskega inštituta v Ljubljani potekajo računalniške simulacije molekularnih procesov, obdelava velike količine podatkov, modelske napovedi in verifikacije na številnih področjih ved o življenju in materialih, kot so razvoj novih zdravilnih učinkovin, napovedovanje strukture proteinov, razvoj novih materialov za baterije in akumulatorje itd.
Primeri raziskav, ki jih izvajajo na superračunalniku Kemijskega inštituta v Ljubljani.
Pri tem uporabljajo napredna orodja kvantne kemije, algoritme za atomistične in večskalne simulacije, nevronske mreže in druga moderna orodja umetne inteligence.
Dr. Franci Merzel: Uporabi računalnikov pri raziskavah v kemiji na Kemijskem inštitutu že pol stoletja posvečajo velik pomen.
Superračunalnike sicer po svetu s pridom izkoriščajo tudi v drugih panogah, ki niso neposredno povezane z naravoslovjem. Eden izmed takšnih primerov je na primer modeliranje finančnih trgov.
Mednarodno priznana in potrjena odličnost
Na Kemijskem inštitutu so posebej ponosni, da so lani pridobili nov Center odličnosti MultiXscale, namenjen pospešitvi prehoda na superračunalniške vire. V okviru tega centra razvijajo računalniško kodo za učinkovito izvajanje večskalnih simulacij na superračunalnikih, tudi na največjem slovenskem superračunalniku Vega v Mariboru. Pri tem sodeluje sedem raziskovalnih ustanov iz več evropskih držav, kar prispeva k optimalni izkoriščenosti potenciala superračunalnikov v Sloveniji in Evropi.
Doktor fizike Franci Merzel ter diplomant kemije in doktorski kandidat fizike Anže Hubman, oba s Kemijskega inštituta v Ljubljani
V centru MultiXscale, ki ga vodi prof. dr. Matej Praprotnik s Kemijskega inštituta, izvajajo tri pilotne primere uporabe družbenega in industrijskega pomena, in sicer načrtovanje in certificiranje helikopterjev za civilni promet, uporabo visokozmogljivih baterij za podporo prehodu na trajnostno energijo ter ultrazvok za neinvazivno diagnostiko in biomedicinske aplikacije.
Superračunalniki ustvarjajo nove raziskovalne možnosti in priložnosti
Brez superračunalniških zmogljivosti si danes ni več mogoče predstavljati razvoja vrhunske znanosti, se strinjata tako Merzel kot Hubman. Superračunalniki namreč omogočajo teoretične raziskave, ki brez njih ne bi bile možne, obenem pa močno pomagajo pri vrednotenju velike količine eksperimentalnih podatkov in s tem pospešujejo tudi širok nabor drugih raziskav.
Za nemoteno delovanje superračunalnika je ključnega pomena zagotavljanje ustreznega hlajenja na sobno temperaturo, saj toplota, ki se sprošča med delovanjem, dramatično poveča tveganje za napake in izpade.
"Zato ima IJS kot največje raziskovalno središče v Sloveniji svoj superračunalniški center in tudi mi kot drugi največji naravoslovni inštitut ne moremo učinkovito delovati brez svojega, ker najvplivnejše raziskave niso več mogoče brez modelske podpore, ki neposredno sledi iz računalniških izračunov," je dodal Merzel. "Po drugi strani pa raziskave zgolj s superračunalniki niso samozadostne, kajti če napoved ni preverjena, nima pravega učinka, zato je sprotno preverjanje z eksperimentalnimi rezultati zelo pomembno."
Superračunalniško omrežje raziskovalnega sodelovanja
Pri upravljanju superračunalnika so zelo pomembni gradniki učinkovita, usklajena in ustrezna licenčna programska oprema, razvoj lastnih algoritmov, posebna znanja, ki jih morajo uporabniki pridobiti zlasti za vzdrževanje samega računalnika, in nič manj pomembno – ustrezno hlajenje na sobno temperaturo, je pojasnil Hubman.
"Raziskave zgolj s superračunalniki niso samozadostne, kajti če napoved ni preverjena, nima pravega učinka, zato je sprotno preverjanje z eksperimentalnimi rezultati zelo pomembno."
Superračunalnik Kemijskega inštituta je dostopen vsem njihovim raziskovalcem kakor tudi uporabnikom drugih raziskovalnih organizacij v okviru sodelovanja in skupnih raziskav ter drugim zunanjim uporabnikom pod pogoji, ki jih določa konzorcij slovenskih superračunalniških centrov SLING.
