Hlavní navigace

Úlohy určené pro superpočítače míří na desktopy

V poslední době můžeme zaznamenat zajímavý trend, kdy se stále více složitých úloh, typicky používaných doposud většinou jen na superpočítačích, přesouvá na dnešní běžné desktopy. Řada nových nasazení míří tímto směrem, což je umožněno především gigantickým nárůstem výkonu počítačů v posledních letech.

Super-výkon aneb též HPC (High-performance computing) běžnému uživateli obvykle napovídá, že je k němu vyžadován i provoz na některém ze superpočítačů (pod jehož vizáží si většina z nás představí jistě právě počítače sálové s mnoha tisíci jádry), k jejichž provozu je potřeba spousta elektřiny a najdeme je převážně v laboratořích vlády nebo výzkumných ústavech všemožných univerzit. Tato zařízení se samozřejmě s řečeným trendem nikam neztratí, jen některé z aplikací dříve standardně přenášené na superpočítače se dnes provádí právě na desktopech.

Dle názoru Eda Martina (manažer v jednotce firmy Autodesk Inc. zaobírající se automobilovými konstrukcemi za vydatné pomoci softwarového designu) je jedním z důvodů samozřejmě i to, že desktopy jsou stále rychlejší: výpočet, jež trval na 8 let starém PC hodinu, dnes na moderním stroji s více jádry, GPU jako další výpočetní jednotkou, rychlým internetem, SSD disky a 64bitovým zpracováním zabere cca 6 sekund. Doslova monumentální zrychlení posledních let zkrátka desktopy učinilo pro podobné výpočty dostatečným a urychlilo přechod k „superpočítači na desktopu“.

I dnes jsou pochopitelně aplikace, bez kterých nejde opravdu precizně a na odpovídající úrovni simulovat opravdu náročná prostředí typu komplexní simulace zemětřesení, nukleárního štěpení, počasí, složité DNA struktury apod., ovšem i na toto pole by údajně desktopy aktivně měly vpadnout do nějakých 10 let.

Mezitím se můžeme podívat na pár příkladů, jaké že to typické superpočítačové aktivity již dnes běžně probíhají na desktopech.

Lepší anestetika

Doktoři dnes sice dokonale vědí, jak a kam aplikovat anestetika, i efekty jsou jim dobře známy za mnoho let používání, co je však stále záhadou, tak co vlastně molekuly aktivní látky dělají v těle pacienta. Jinými slovy, co a kdy se děje s aplikovaným uspávadlem. Ke zjištění podobného problému je třeba nejen odhalit, kdy anestetikum vstoupí do respiračního systému, ale také jaké změny se poté v těle začnou dít.

Vývojáři z Temple University vyvinuli modely, které měří efekty aplikace anestetika na molekuly v nervových drahách. Prozatím všechny kalkulace běží na školním superpočítači, nicméně tým plánuje vše přenést na běžné desktopy v podobě Nvidia GPU clusteru se 4 uzly. To má jak ušetřit peníze, tak i přispět k větší flexibilitě podobných výzkumů (čekání na přidělený čas může trvat skutečně dlouho, zato desktop je k dispozici hned, že ano). V tomto případě má každá z použitých GPU výkon malého HPC clusteru.

Celá simulace jako taková je poměrně jednoduchá, nicméně to, co ji dělá složitou, jsou miliony a miliony interakcí zároveň probíhajících v daném místě. Vědci se domnívají, že po nalezení přesného okamžiku, kdy tělo takříkajíc „nebude nic cítit“ a s pečlivým dávkováním nových anestetik (resp. úpravou anestetických postupů) půjde vyřešit řadu problémů, se kterými se tato oblast dodnes potýká – namátkou občasnou ztrátu paměti po operaci.

Simulace lékařských zákroků

Vědci z Ohio Supercomputer Center (OSC), jež leží ve městě Columbus, také zjistili, že ne všechny simulace nutně vyžadují superpočítače, čímž se i oni kvalifikovali do dnešního článku. Výzkumník Don Stredney si zde uvědomil i jeden zásadní nedostatek superpočítačů: výpočty zde jsou sice velice rychlé, ovšem běží dávkově a typicky v čas naprosto rozdílný od času operace. Nelze tak podobné výpočty použít k přesnějším simulacím na konkrétním pacientovi v reálném čase. Když se ovšem odeberou vědci za simulací na desktop (v ceně 6–10 tisíc USD), je možno tuto odezvu získat a v reálném čase sledovat, jak zákroky budou měnit pacientovu anatomii.

Stredney dále sdělil, že jeho vědecká oblast značně těží z posledních inovací na poli počítačové zábavy – stále složitější GPU je dnes mocný kousek hardware, jež zvládne podobné věci levou zadní. Vědec dokonce potvrdil, že se nejedná o vysloveně highendový hardware, jak by si snad někdo mohl myslet. K superpočítačům se tým ovšem přece jen odebrat musí, což se děje prý převážně tehdy, pokud jsou nároky na přístup k datům pro běžný desktop nezvladatelné. Ať máme představu: rozlišení je natolik obrovské, že jediný obrázek zabírá několik GB. Větší sady tedy klidně zaberou 0,5 TB a ty úplně největší (komplexní sady a interakce znázorněné v reálném čase) si zatím zkrátka ještě pořád řeknou o superpočítač.

Modelování konstrukce u aut

Dle firmy Autodesk jsou simulace modelování pro tvůrce aut k nezaplacení. Ačkoliv se jedná o běžné modelování z plastů, je nutno všímat si řady proměnných. Lze takto také relativně snadno zjistit, kde se třeba nárazník promáčkne, jak to ovlivní strukturu materiálu a co s tím optimálně ještě dopředu dělat. V podobných testech se uvažuje řada proměnných, takže se leckdy opakují doslova nesčetněkrát. Roli hrají: různé teploty, všelijaké geometrické tvary, i to, jak se látka chová za použití různých materiálových smě­sí.

Bez počítačů by komplexní otestování jediného nárazníku v desítkách a stovkách situací přišlo klidně i na více jak milion USD, takže jak naznačili zaměstnanci firmy, čím komplexnější simulace modelování, tím méně prototypů je třeba dělat. I komentář z Autodesku hovoří jasně: „Simulace dříve vyžadovaly superpočítače, ale dosahujeme těchto výkonových úrovní s dnešními počítačovými systémy.“ I zde si pochválili snadnou dostupnost výkonu skrze GPU, multicore procesory a 64bitovou práci s daty.

Firma rovněž zdůraznila jeden důležitý a velmi zajímavý detail, proč se snaží dávat přednost desktopům. Dle jejího názoru jsou to právě desktopy, mezi kterými je komunikace snadnější: přenést obrázek mezi PC dnes opravdu nic není. Lze k tomu využít sítě a formáty jsou kompatibilní mezi více aplikacemi na PC ve firmě, což nás přivádí k logickému závěru, že jsou to vlastnosti a funkce, které Autodesku na jejich superpočítači pochyběly.

newsletter_root
       

Závěrem

Jak jsme se dnes přesvědčili, stále větší počet počítačových aplikací se dnes provozuje na desktopech a tento trend bude přirozeně vzrůstat. Dá se tedy předpokládat, že se na desktopy v nejbližších letech probojují i další kalkulace a simulace. Na druhou stranu, superpočítače však ještě stále budou dlouho nezastupitelné a to zejména díky možnosti provádět řádově komplexnější simulace, nežli zvládnou desktopy. Když však někomu k danému úkolu dnes desktop stačí, tak proč ne?

(Vyšlo za laskavého svolení ComputerWorld.)

Petr Hájek

Petr Hájek

Petr Hájek vystudoval obor „Aplikace výpočetní techniky v ekonomice“, živí se jako novinář a má rád Gentoo, Javu a Free Pascal. 

Ohodnoťte jako ve škole:
Průměrná známka 3,88

Školení: Mobile - web, aplikace nebo responsivní design?

  •  
    Řešte uživatele mobilních zařízení
  • Návrh a správa obsahu pro mobilní produkty
  • Mobile je příležitost, ne omezení

Detailní informace o školení Mobile »

       
26 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 15. 12. 2010 11:44

Tento text je již více než dva měsíce starý. Chcete-li na něj reagovat v diskusi, pravděpodobně vám již nikdo neodpoví. Pro řešení aktuálních problémů doporučujeme využít naše diskusní fórum.

Zasílat nově přidané příspěvky e-mailem

Čtěte dále