newsletter Jmenuje se ANSELM 2/2013 UDÁLO SE Vážené kolegyně, vážení kolegové,

Transkript

1 newsletter facebook.com/it4innovations Vážené kolegyně, vážení kolegové, 2/2013 UDÁLO SE Jmenuje se ANSELM První superpočítač IT4Innovations národního superpočítačového centra dostal své jméno podle prvního dolu v Ostravě. Slavnostně jsme jej pokřtili 24. května. Jméno bylo komisí vybráno z více než 6000 návrhů zaslaných do soutěže širokou veřejností. Výběr jména potěšil hlavně ostravské patrioty. Rektor Ivo Vondrák jeden z členů komise na svém blogu výběr jména vysvětluje: První důl a první superpočítač. Jak tyto věci propojit? Právě přes jejich jméno - Anselm." Anselm již začal naplňovat své poslání. Na sklonku jara jsme v grantových soutěžích, veřejné i interní, rozdělili dohromady core hours. Úspěšní žadatelé již dostali své přístupy, a Anselm tak má konečně možnost předvést, co umí. náš první stroj se jmenuje Anselm. Jméno by mělo spojit to historické i to nové, co náš superpočítač představuje. Jmenoval se tak první štolový důl v Ostravě, v němž byl poprvé v této oblasti použit parní stroj. Mimochodem, tehdy komíny a z nich stoupající dým byly symbolem prosperity. Věřím, že pro nás bude superpočítač znamenat to, co znamenalo uhlí pro historickou Ostravu, tedy nový rozměr prosperity a úspěchu. A jak se otevíraly a pojmenovávaly nové doly, tak i my budeme přiřazovat jejich jména k našim dalším superpočítačovým klastrům. Chceme tak vzdát hold našemu městu, které si to určitě zaslouží. Ostravě, městu těžních věží a teď i superpočítače. Anselm už přitom nezahálí. Počítají na něm nově budovaná centra excelentního výzkumu, pražské ELI a brněnský CEITEC, pracoviště Akademie věd i našich největších univerzit. Kvalitní výzkum a vývoj realizujeme také s komerčními společnostmi. Jedním z našich posledních partnerů se stal například Intel. Právě ve spolupráci s Intelem, ale i s dalšími institucemi, jsme uspěli v prestižních výzvách 7. rámcového programu Evropské Unie. V oblasti high performance computingu dokonce jako jediní z České republiky. Příjemný den, prof. Ing. Ivo Vondrák, CSc. rektor VŠB-TU Ostrava Výherci soutěže Hledá se jméno pro superpočítač Newsletter 1/2013 1

2 A jak se jméno líbí našim příznivcům? UDÁLO SE Za všechny, jeden příspěvek z našeho Facebooku: Petr Kotas Tak jak mnoho generací našich pradědů, dědů a otců chodilo fárat, aby získali ostravské černé zlato i naši soukmenovci budou dolovat cenné vědomosti na novém superpočítači v Ostravě. Tento pátek byl totiž náš nový stroj Ostravski pokřtěn. A protože Ostrava je region razovity, tak i samotné křtiny byly kratke a razovite. Atmosféru dotvářelo chladivé mžení a dav, který nervózně očekával jméno. Jméno, které má být symbolem superpočítání v Ostravě na další dva roky. A skutečně po nezbytném oficiálním tyjátru se první řady dozvídají vyvolené jméno. Jméno, které zcela jistě budí spoustu rozporuplných pocitů a otázek. Po chvíli ticha, doprovázeného jen zuřivým cvakáním fotoaparátu, je již vetšině jasné to, co bylo jasné těm, kteří ono jméno vybrali. Je kratke, razovite a zustava v hlavě jako krumpač. Zkrátka a prostě, jméno Anselm sem patří. Kmotři superpočítače odtajňují jméno. Zleva: ředitel IT4Innovations Martin Palkovič, předseda správní rady IT4Innovations Evžen Tošenovský, primátor města Ostravy Petr Kajnar, hejtman Moravskoslezského kraje Miroslav Novák, ministr školství, mládeže a tělovýchovy Petr Fiala a u mikrofonu rektor Vysoké školy báňské Technické univerzity Ostrava Ivo Vondrák Pozvání na křest Anselma přijalo téměř 150 hostů Porcování superpočítače Newsletter 1/2013 2

3 Seznámení se superpočítáním UDÁLO SE Možnost dozvědět se něco více o superpočítačích využily čtyři desítky účastníků přednáškového odpoledne Představujeme superpočítač. Nahlédli nejen do historie superpočítačů, ale seznámili se také s Anselmem, prvním superpočítačem, který provozuje IT4Innovations. Po skončení přednáškové části se rozpoutala živá diskuse převážně o uplatnění superpočítání v různých vědních oborech, ale účastníky zajímaly také praktické záležitosti týkající se každodenního provozu superpočítače. Zlatým hřebem odpoledne pak byla možnost zblízka prozkoumat jeden blade server, což je výpočetní uzel, který je základním stavebním kamenem superpočítače. Jeden takový uzel u nás má výkon cca TFLOP/s (varianta s akcelerátorem NVIDIA) resp TFLOP/s (varianta s akcelerátorem Intel Phi). Newsletter 1/2013 3

4 IT4I uspělo v 7. rámcovém programu - v oblasti superpočítání jako jediné z České republiky UDÁLO SE Vědecké týmy IT4Innovations uspěly hned dvakrát v posledních výzvách 7. rámcového programu Evropské Unie a v brzké době se zapojí do nových projektů. V oblasti High Performance Computing je úspěch o to větší, že šlo o jedinou podpořenou instituci z celé České republiky. EXA2CT (EXascale Algorithms and Advanced Computational Techniques) Cílem projektu je čelit výzvám, které přináší rychlý vývoj v oblasti superpočítačů. Příští generace superpočítačů, tzv. exaflopové (exascale) stroje budou vyžadovat nové přístupy k programování a vývoji software. Projekt EXA2CT sdružuje špičkové experty z oblasti vývoje řešičů a souvisejících algoritmů a také architekty software pro HPC, kteří budou programovat nové modely a komunikaci pro superpočítače nové generace. Na projektu se bude podílet 10 společností, např. Intel. Lídr projektu: Začátek projektu: září 2013 Dobra trvání: Výstup: belgické výzkumné centrum imec 36 měsíců inovativní přístupy k řešičům a programování modelů pro exascale superpočítače HARPA (Harnessing Performance Variability) Cílem projektu je navrhnout a vyvinout metody pro efektivní řešení problémů rozložení zátěže v heterogenních vícejádrových systémech tak, aby byla zajištěna správná funkčnost a dostupnost těchto systémů. Výsledkem bude technická vrstva, která bude měřit a identifikovat výkonnost, spotřebu energie, tepelná omezení, životnost a strukturu systému a na jejich základě optimalizovat běh systému s ohledem na určená omezení. Velkým přínosem projektu HARPA je spojení metod používaných v doménách embedded a HPC systémů do jednoho řešení. Součástí projektu HARPA je také prokázání výhod spojení technik těchto dvou domén na klíčových aplikacích, mezi něž je zařazen i systém FLOREON+ vyvíjený v centru IT4Innovations. Lídr projektu: italská univerzita Politecnica di Milano Začátek projektu: září 2013 Dobra trvání: 36 měsíců Výstup: technická vrstva zajišťující optimální rozložení zátěže v heterogenních vícejádrových systémech s ohledem na výkonnost, dostupnost, spotřebu energie, životnost a strukturu systému Newsletter 1/2013 4

5 VĚDA A VÝZKUM 10% Největší část výpočetních kapacit Anselma 1% 0,2% získali ve veřejné grantové soutěži chemici 2% 2% 2% 1% 0,2% 13% 10% 2% 2% 2% 70% 70% Výpočetní chemie Fyzika Výpočetní matematika Meteorologie Aerodynamika Informatika Technika Výpočetní chemie Fyzika Výpočetní matematika Meteorologie Aerodynamika Informatika Technika Materiálové inženýrství Materiálové inženýrství V 1. kole Veřejné grantové soutěže IT4Innovations bylo v dubnu rozděleno core hours. Největší část, core hours, byla přidělena pro projekty z oblasti výpočetní chemie. Možnost využít výpočetní zdroje superpočítačového centra v Ostravě využili mezi jinými také fyzikové a matematici. Největší alokaci ve výši core hours získal profesor Koča z CEITECu na výzkum v oblasti enzymů. Druhá největší alokace spadá do oblasti fyziky. Ve Fyzikálním ústavu Akademie věd ČR ji tým pod vedením doktora Ondřeje Klima využije na simulace urychlování částic laserovými pulsy. Další kolo Veřejné grantové soutěže je plánováno na podzim Této soutěže se mohou zúčastnit zaměstnanci vědeckých a výzkumných institucí z ČR. Všechny žádosti jsou podrobeny vědeckému, technickému a ekonomickému zhodnocení, na základě kterého jsou úspěšným žadatelům přiděleny výpočetní zdroje. Newsletter 1/2013 5

6 Některé z projektů, kterým byl přidělen výpočetní čas v rámci 1. kola Veřejné grantové soutěže VĚDA A VÝZKUM MECHANISMY ENZYMATICKÝCH REAKCÍ ZKOUMANÉ POMOCÍ CAR-PARRINELLO AB INITIO MOLEKULOVÉ DYNAMIKY Řešitelé: Jaroslav Koča, Igor Tvaroška, Petr Kulhánek, Stanislav Kozmon, Manju Kumari, Jakub Štěpán, Tomáš Trnka Přidělený výpočetní čas: core hours Sacharidy hrají stěžejní úlohu v mnoha biologických procesech. Na povrchu buněk jsou často ve formě velmi rozvětvených glykokonjugátů. Na syntéze těchto glykokonjugátů se podílí řada enzymů. Narušení těchto enzymových aktivit může vést až k život ohrožujícím patologickým onemocněním jako jsou například diabetes, Alzheimerova choroba nebo rakovina. Cílem této studie je prozkoumat reakční mechanismy těchto enzymů na atomární úrovni, což může pomoci například při vývoji léků. SIMULACE URYCHLOVÁNÍ ČÁSTIC POMOCÍ KRÁTKÝCH, VELMI INTENZÍVNÍCH LASEROVÝCH PULZŮ Řešitelé: Onřej Klimo, Jan Pšikal, Jiří Vyskočil, Naveen Chandra Pathak, Martin Mašek, Tadzio Levato Přidělený výpočetní čas: core hours Prostorová velikost a finanční náročnost současných konvenčních urychlovačů částic značně znesnadňuje jejich použití v medicíně, například pro léčbu nádorových onemocnění. Hlavním cílem tohoto výzkumu je pochopit režim urychlení částic vysoce intenzivním laserem. Tento výzkum může významně přispět k vývoji budoucích vysoce kvalitních a méně nákladných zdrojů protonů a rentgenového záření z urychlených elektronových paprsků. Ty se dají použít pro zobrazování velmi malých struktur o velikosti řádu nanometrů, například biologických vzorků, a také pro výzkum hmoty v astrofyzice. VÝVOJ LÉKŮ IN SILICO Řešitelé: Pavel Hobza, Pathik Brahmkshatriya, Jan Řezáč, Jindřich Fanfrlík, Martin Lepšík Přidělený výpočetní čas: core hours Systém vývoje léčiv pomocí počítačů si získal velkou pozornost díky svým výhodám, kterými jsou rychlost, nízké náklady a možnost vybrat vhodné složky pro syntézu a následný biologický screening. Cílem tohoto projektu je identifikování moderních ligandů, které se váží s léčebně relevantními proteiny. Tým se dlouhodobě zabývá výzkumem složek aktivních při léčbě rakoviny a syndromu získané imunitní nedostatečnosti (AIDS). FLOCON PROJEKT VÝZKUMNÉHO A ZKUŠEBNÍHO LETECKÉHO ÚSTAVU Řešitel: Petr Vrchota Přidělený výpočetní čas: FloCon je projekt zaměřený na ovlivnění mezní vrstvy na křídle moderních dopravních letadel pomocí vyfukování. Cílem je zvýšení aerodynamických výkonů a snížení dopadu na životní prostředí. Bude připraven, testován a ověřen výpočetní model pro moderní 3D numerické simulace proudění tekutin, který bude následně implementován do aerodynamického optimalizačního procesu. Newsletter 1/2013 6

7 ROZHOVORY High Performance Computing in Science and Engineering až 31. května proběhl ve Velkých Karlovicích nultý ročník konference High Performance Computing in Science and Engineering Více než sto účastníků ze sedmi zemí se zaměřilo zejména na aplikovanou matematiku, numerickou lineární algebru a metody optimalizace. Garant konference, Tomáš Kozubek plánuje její realizaci pravidelně co 2 až 3 roky. Pozvání přijal také O LAF SCHENK z Università della Svizzera Italiana, respektovaný odborník na aplikovaný výzkum v oblasti HPC a informatiky a autor úspěšného softwaru PARDISO. S národním superpočítačovým centrem IT4Innovations zahájil spolupráci podpořeným projektem 7. rámcového programu EXA2CT. Pozdrav z konference 3 největší úspěchy Olafa Schenka 1. Software používaný desítkami tisíc uživatelů PARDISO: Robustní řešič rozsáhlých soustav lineárních rovnic s řídkými maticemi, který od jeho prvního zveřejnění v roce 2004, používají tisíce výzkumníků ve vědeckých laboratořích a na univerzitách po celém světě. PARDISO umožňuje efektivní řešení problémů se symetrickými i nesymetrickými maticemi na počítačích se sdílenou a distribuovanou pamětí. 2. Získání víceletého grantu od americké vládní agentury pro energii v rámci programu Innovative and Novel Computational Impact of Theory and Experiment (INCITE) dohromady dávající 100 miliónů core hours na Titanu. Titan je v součastnosti se svými 17,59 petaflopy a více než čtvrt milionem akcelerátorů NVIDIA K 20x nejrychlejší superpočítač v USA 3. Přehledová studie zabývající se technikami rozsáhlých diagonalizací pro Andersonův model lokalizace, ve které společně s kolegy profesorem Matthiasem Bollhöferem and profesorem Rudolfem Römerem ukázal, že problém, který byl některými považován za neřešitelný, ve skutečnosti řešení má. Studie byla vyhodnocena jako nejlepší článek SIAM Review v roce Newsletter 1/2013 7

8 Olaf Schenk: Pokud chceme spolupracovat s průmyslem, musíme tomu přizpůsobit svou komunikaci. Zleva garant výzkumného programu Paralelní výpočty Tomáš Kozubek, Olaf Schenk a ředitel IT4I Martin Palkovič. Jak se vám na naší konferenci líbí? Je to moc fajn, mám rád menší setkání, která umožňují intenzivní diskuze. Poznávám nové kolegy, ale také studenty z cizích univerzit, a to je velmi inspirativní. Vidíte, jakým způsobem myslí, jaký typ otázek si kladou. Kdy jste poprvé slyšel IT4Innovations? Upřímně to bylo teprve před pár měsíci. Ostatně první superpočítač spouštíte až nyní. Za důležité ale považuji, že hned vzniká úspěšná spolupráce. Tou je projekt EXA2CT, který byl podpořen v 7. rámcovém programu. Právě ten vnímám, společně s touto konferencí, jako start budoucí spolupráce s IT4Innovations. V České republice jsou dva výrazné týmy, které se zabývají HPC. První, pražská skupina, kolem pana profesora Tůmy se věnuje výpočetní matematice. Zatímco nově vznikající pracoviště IT4Innovations je orientováno na základní výzkum v oblasti HPC a informatiky, to je velmi dobře. Jste známý pro Vaše úspěchy v transferu technologií. To je velké téma také v ČR. Existuje na úspěch nějaký recept? Tak samozřejmě musíte mít co nabídnout. Ale vážně, nejjednodušší vždycky je, když vás kontaktuje přímo průmysl, když udělají první krok. A aby se to stalo, musíte chodit po konferencích, třást si rukama. Mít jak teorii, tak software a samozřejmě výsledky. Klíčový je ale také způsob vašich sdělení. Pokud míříte na vědeckou komunitu, váš projev je jiný, než když míříte na průmysl. Lidé z průmyslu mají jiné pozadí, často si nedokáží vytáhnout z vašeho výzkumu to, co by pro ně mohlo být užitečné. Musíte být schopen jim to sám zdůraznit, navést je na to. Způsob komunikace pro průmysl není lepší nebo horší než způsob komunikace s vědeckou komunitou, ale je určitě jiný. Takže komunikace, která bude pro průmysl srozumitelná? Ano, za předpokladu, že chcete s průmyslem spolupracovat. Postupem času pomáhají i odkazy na zdařilé projekty. I pro mě je navazování kontaktů s průmyslem jednodušší po představení Pardisa. Už ví, jakou práci jsem schopen se svým týmem realizovat. Ale má to i stinné stránky. Doteď se mi stává, že mě kolegové spojují pouze s tímto typem výzkumu, protože je to jediný, který znají. Jak motivovat akademii a průmysl k intenzivnější spolupráci? Ve Švýcarsku podporuje vláda spolupráci speciálními granty, kde 90% platí ona, ale zbylých 10% musí přijít z průmyslu. To je velmi dobrý způsob. Jestliže průmysl do něčeho vkládá 10%, což je mnohdy velká spousta peněz, musí být přesvědčený, že jde o smysluplnou spolupráci. Zároveň to ale přichází s motivační pobídkou vládních prostředků. Je to perfektní uspořádání, které zajišťuje dostatečnou podporu kvalitních a životaschopných projektů. Máte nějaká pravidla, podle kterých si své průmyslové partnery vybíráte? Nejdůležitější je pro mě téma výzkumu a má role v něm. Tím, že se specializuji na aplikovaný výzkum, je to jednodušší a musím říct, že mé zapojení je prakticky stejné, ať už realizuji výzkum se zapojením průmyslového partnera nebo bez něj. Stále se soustředím na konkrétní výzkumné úlohy, které mě zajímají. Jednu podmínku, ale mám. Spolupráce je pro mě myslitelná pouze za předpokladu, že z ní nevyplývají žádná omezení pro zveřejňování mých výzkumných výsledků. Takže cokoliv, co se svými spolupracovníky vyvinu, musí být uveřejnitelné ve stejné míře, jako kdybych na tom pracoval bez průmyslu. Jinak bych do spolupráce nešel. Co byste popřál superpočítačovému centru IT4Innovations? Určitě mnoho dalších výzkumných projektů typu EXA2CT. Pro české superpočítačové centrum bude dále důležité, aby se dlouhodobě upevnila a možná i rozrostla komunita uživatelů. V tom spatřuji největší výzvu, jak u vás, tak i v ostatních zemích. Newsletter 1/2013 8

9 PRACE PRACE letní škola 2013 V týdnu od 17. do 21. června hostilo IT4Innovations letní školu PRACE s podtitulem Nástroje pro vědecké výpočty na superpočítačích. Po pět dnů se 50 účastníků z celkem devíti zemí Evropy školilo v používání knihoven a nástrojů pro superpočítače libmesh, PETSc, Trilinos, Magma & Plasma a ParaView. Sezónní školy PRACE, mezi které PRACE Summer School 2013 v Ostravě patřila, se konají čtyřikrát do roka vždy v jiné členské zemi. Téma školy i lektory vybírá pořádající organizace. Organizátorům se podařilo pro Ostravskou školu získat renomované lektory z USA, Francie a Německa, členy vývojářských týmů jednotlivých prezentovaných knihoven a nástrojů. Součástí tutoriálů byla také praktická cvičení, která probíhala na novém systému IT4Innovations Anselmu. Celá letní škola se odehrávala v unikátním industriálním prostředí Dolní oblasti Vítkovic, doslova ve stínu vysokých pecí. V rámci doprovodného programu tak měli účastníci možnost se seznámit s historií Ostravy, která je spjata s těžkým průmyslem, a vystoupat na Vysokou pec č.1, jenž je zpřístupněna pro návštěvníky. Účastníci letní školy PRACE na plošině Vysoké pece č.1. Budeme rádi, zašlete-li nám své komentáře a případné návrhy na: IT4Innovations VŠB TU Ostrava 17. listopadu 15/ Ostrava-Poruba Newsletter facebook.com/it4innovations 1/2013 9