Ja jūsu dators ir kļuvis par lēnu, tad tas nozīmē, ka tas ir vecs un ir jāpērk jaunāks. Visu laiku notiek sacensība starp tehnoloģiju izstrādātājiem. Šajā jomā inovatīvas firmas var gūt labu peļņu. Līdz 2005. gadam datoru ātrdarbību palielināja, paaugstinot takts ģeneratora darba frekvenci un datoru mikroprocesoru tranzistoru izmērus. Bet šāds attīstības process apstājās, jo datoru mikroprocesori bija intensīvāk jādzesē. Tagad mikroprocesora, kas veic aprēķinus datorā vai viedtelefonā, takts frekvence ir 2-3 GHz (giga herci) jeb 2-3 miljardi (10⁹) svārstību sekundē (nevis stundā!). Kā vēl citādi varētu palielināt datoru ātrdarbību? Uz šo jautājumu tehnoloģiju izstrādātāji nemitīgi meklē atbildes, un rod arī jaunus risinājumus.

Kā aizsākās superdatoru attīstība Latvijā?

Jau pirms apmēram 20 gadiem kodolfizikas pētniecības centram CERN vajadzēja apstrādāt lielu daudzumu datu, ko nevarēja paveikt ar vienu datoru. Tad ieviesa Grid jeb tīklveida skaitļošanu. Datus no CERN caur internetu nosūtīja uz daudzu ES valstu skaitļošanas centriem un pēc aprēķiniem saņēma atpakaļ rezultātus. Daudzas Eiropas skaitļošanas mašīnas jeb klasteri tika iekļauti šajā projektā, un tas nodrošināja būtisku datu apstrādes ātruma palielinājumu. Arī Latvijas Universitātes (LU) Matemātikas un informātikas institūts un Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) Elektronikas un telekomunikāciju fakultāte iesaistījās BalticGrid projektā.  Ar saviem datoru klasteriem mēs veicām aprēķinus un rezultātus sūtījām uz CERN. Pēc tam radās mākoņdatošana jeb mākoņskaitļošana (cloud computing), kas pārņēma šo procesu.

Mākoņskaitļošana mūsdienās ir kļuvusi ļoti populāra. Praktiski ikviens pašlaik var kaut kur mākonī saglabāt savus dokumentus, fotogrāfijas un citus datus, taču datu nosūtīšana un rezultātu saņemšana caur internetu, tāpat kā Grid skaitļošanā, tomēr aizkavē visu procesu.

2012. gadā uz BalticGrid projektā izveidotā skaitļošanas klastera bāzes radās RTU HPC centrs. Šo gadu laikā tas ir palielinājis savu skaitļošanas jaudu 10 reizes, kļuvis par vadošo Latvijā un spēj nodrošināt augstas veiktspējas skaitļošanas (High-Performance Computing) vajadzības. 2018. gadā Latvija pievienojās Eiropas organizācijai EuroHPC un 2020. gadā projektam EuroCC, kas izvirzīja uzdevumu izveidot nacionālo kompetences centru augstas veiktspējas skaitļošanas jomā.

Trīs gadu laikā Latvijas HPC kompetences centra “SuperS” eksperti ir satikuši daudz uzņēmēju no 33 Eiropas valstīm, kurās pašlaik šādi HPC kompetences centri darbojas, un viņi atzīst – superdatora tehnoloģijas palīdzējušas ieviest inovācijas, kas citā veidā visticamāk nebūtu iespējams. Tagad jau esam projekta otrajā fāzē EuroCC 2 un darbu apjoms ir palielinājies. Projekta uzdevums ir veicināt HPC iespēju izmantošanu augstākajā izglītībā, pētniecībā, publiskajā administrācijā un rūpniecībā. Tas jāveic atbilstoši Latvijas vajadzībām, attīstības līmenim un iespējām. Mēs sadarbojamies ar ES izcilības centriem HPC jomā (piemēram, Coe BioExcel 3, CoE RAISE u.c.) un Eiropas Digitalizācijas Inovācijas centriem Latvijā. RTU superdators ļauj salīdzinoši īsā laikā risināt sarežģītus skaitļošanas uzdevumus, kā arī veikt dažādas simulācijas. Pašlaik Latvijā visplašāk superdatori tiek izmantoti biomedicīnā, mākslīgā intelekta apmācībā, darbā ar lielajiem datiem, modelēšanas procesos u.tml.

Latvijas uzņēmēju pieredzes ar superdatoriem

Vēlos padalīties ar divu uzņēmumu pieredzes stāstiem. Šie piemēri parāda superdatora lielo pienesumu ekonomikas attīstībai uzņēmējdarbības vidē.

Latvijā pirmais uzņēmums SIA “CastPrint”, kurš saņēma projekta EuroHPC “FF4EuroHPC” finansiālo atbalstu, superdatora iespējas sāka izmantot, lai delnas locītavas fiksatora ražošanu (3 D printēšanas posmā) padarītu pat par 25 % efektīvāku. Ražošana kļuva ātrāka, patērēja mazāk resursu, kas ļāva samazināt arī produkta gala cenu patērētājam. Otrs stāsts ir no mākslīgā intelekta jaunuzņēmuma “Semantic Intelligence” pieredzes. Šis uzņēmums farmācijas nozarei piedāvā nākamās paaudzes patentu analīzes platformu, kas būtiski paātrina jaunu zāļu atklāšanas un arī pašu zāļu izstrādes procesu. Uzsākot lietot superdatoru, uzņēmums ieekonomēja aptuveni 30 %.

3 lielākie izaicinājumi

Pirmais – informācijas trūkums. Kaut arī superdatoru piedāvātās iespējas ir ārkārtīgi lielas, Latvijā mazāk nekā 20 % uzņēmēju zina, kas ir superdators, un mazāk nekā 5 % Latvijas uzņēmuma zina, ka superdatoru ieviešanai var piesaistīt Eiropas investīcijas, liecina Latvijas HPC kompetences centra “SuperS” novērojumi, ikdienā strādājot ar Latvijas un Eiropas uzņēmējiem.

Otrais – ilgtermiņa plāna neesamība Latvijas politikas plānošanas dokumentos. Tas noved pie neziņas, vai Latvija spēs turēties līdzi straujajai digitālajai attīstībai? Diemžēl datortehnika mūsdienās noveco krietni ātrāk nekā cilvēks un jāiegulda HPC infrastruktūrā diezgan daudz. RTU HPC centrs aprēķinājis – lai turētos līdzi digitālajai attīstībai, katru gadu infrastruktūras attīstībā jāiegulda vidēji pus miljons eiro. Pašlaik šo naudu izdodas iegūt no privātajiem ziedotājiem, pašu ienākumiem un dalības Eiropas projektos (kurus īstenojam ar Izglītības un zinātnes ministrijas atbalstu). Šobrīd ES daudz resursu iegulda EuroHPC attīstībā un arī Latvija kā biedrs gūst labumu no šī procesa.

Trešais – HPC sistēmu speciālistu trūkums. Risinājums tam pašlaik uz trīs gadiem ir ES Atveseļošanas un noturības mehānisma investīcijas projekts “Augsta līmeņa digitālo prasmju apguve Latvijā augstas veiktspējas skaitļošanas tehnoloģiju jomā”. Šajā projektā ir iesaistījušās trīs Latvijas zinātnes universitātes – RTU, Rīgas Stradiņa universitāte un LU – kurās pasniedzēji paši apgūst superdatora iespējas, integrē tās 12 studiju moduļos un dažādu jomu studenti turpmāk jau studiju vidē apgūs superdatoru lietošanu. Ticu, ka jau pēc gada darba tirgū jutīsim HPC jomas ekspertu pieplūdumu. Viņi būs pieprasīti ne tikai Latvijā, bet visā Eiropā un arī pasaulē, jo superdatoru attīstība turpinās visu laiku.

Latvijai tuvākais: Somijas superdators LUMI

2022. gadā Somijā Kajaani pilsētā ir izveidots tai laikā trešais jaudīgākais pasaules superdators LUMI, kas ir arī trešais zaļākais, jo elektroenerģiju saņem no vietējām hidroelektrostacijām. Pilsētas apkurei izmanto 30 % no skaitļotāja radītā siltuma. LUMI superdatora skaitļošanas jauda sasniedz 1,5 miljonu klēpjdatoru iespējas, kurus, sakraujot vienu uz otra izveidotos 23 km augsts tornis. RTU HPC klasteris šobrīd ir “maziņš” salīdzinājumā ar LUMI, bet Latvijas zinātniekiem un uzņēmējiem tas ir labs sākums, kurā sākt darbu superdatorā. Ja vajadzīgi lielāki resursi, var pieteikties izmantot kādu no ES lielajiem superdatoriem, ko Latvijas zinātnieki arī dara.

Pirmie soļi pretī superdatora lietošanai

Ja Latvijas uzņēmēji, valsts un pašvaldības institūcijās strādājošie, zinātnieki un citi interesenti vēlas sākt lietot superdatoru vai vismaz saprast, vai tā lietošana būtiski kaut ko mainītu esošajos vai jaunos ražošanas procesos, aicinu bezmaksas iepazīties ar kādu no “SuperS” izveidotajiem informatīvi izzinošajiem resursiem.

Arī šogad jūnijā, īsi pirms vasaras saulgriežiem, notiks ikgadējā Atvērtā HPC nedēļa, kur informatīvos pasākumos iepazīstināsim ar superdatoru iespējām. Pavisam drīz tiešsaistē bezmaksas būs pieejams arī HPC pamatu kurss latviešu valodā, kurā vienkāršiem vārdiem tālmācības formā izstāstīts, kas īsti ir HPC, kā tas attīstījies un ko tas dod lietotajiem. No šī gada esam aizsākuši digitāla žurnāla – Superdatoru ziņas Latvijā un Eiropā – izdošanu. Reizi mēnesī ikviens to bez maksas var saņemt savā e-pasta kastītē. Tāpat ar informatīvi izglītojošiem semināriem dodamies pie superdatora interesentiem uz Latvijas reģioniem. Rīkojam superdatoru brokastis uzņēmējiem, sniedzam individuālas konsultācijas un organizējam bezmaksas mācības par  programmēšanas valodām un programmatūrām, kas palīdz darbā uz superdatora. Jau pavisam drīz – 11. un 12. aprīlī, sadarbojoties uz Baltijas un Ziemeļu valstīm, un RTU HPC centru organizējam Baltijas superdatoru un mākoņakaitļošanas konferenci, kas pēc vairāku gadu pārtraukuma šogad notiks jau ceturto reizi.

Mums ir jāturpina palīdzēt izprast, apgūt un uzsākt superdatoru lietošanu zinātniekiem, uzņēmējiem un citu tautsaimniecības jomu pārstāvjiem. Ir jārada ekosistēma, kurā HPC mācības un pētniecība var attīstīties ilgtermiņā.

Mūsu vīzija – attīstīt HPC pielietojuma iespējas Latvijā, kur HPC kompetences centrs “SuperS” ir daļa no ekonomiskās izaugsmes un zinātnes inovācijām Latvijā. Centrs, caur kuru sākt digitālās transformācijas, ko nodrošina superdatori.

Autors ir RTU vadošais pētnieks, EuroCC 2 projekta vadītājs Ilmārs Slaidiņš, https://eurocc-latvia.lv.