Luděk Matyska: K čemu potřebujeme superpočítače?

Hostem před-předposledního Bloku expertů tohoto semestru byl prof. RNDr. Luděk Matyska, CSc. Současně působí jako profesor a ředitel na ústavu výpočetní techniky Masarykovy univerzity. Kromě toho (a dalších pozic) je také ředitelem centra CERIT Scientific Cloud, které spravuje velké výpočetní a úložné kapacity pro experimentální účely. Ty jsou poskytovány skrze tzv. superpočítače, kterým se věnuje profesor Matyska už více než 20 let a o nichž si připravil přednášku.

Superpočítač

Hned v úvodu nám profesor Matyska objasnil, že je zvyklý přednášet podobná témata před odborným publikem, tak že se v našem případě pokusí uchopit téma spíše populárně-naučnou formou a na příkladech ukáže, k čemu lze superpočítače využít v praxi. Přednáška začala objasněním termínu superpočítač. Jde doslova o „velký počítač“, složený z tisíců až milionů procesorových jader. Pro srovnání uvedl profesor Matyska příklad z každodenního života - běžný moderní telefon má průměrně čtyři až osm jader, běžný notebook dvě.

 

Vetší není vždy lepší

I v tomto velmi úzce specializovaném oboru se projevuje konkurenční boj. Vzhledem k obřím nákladům na stavbu a provoz takového superpočítače jsou tyto stroje dominantou spíše ekonomických velmocí, které samozřejmě soupeří v tom, kdo postaví větší, lepší, rychlejší. I když by se mohlo zdát, že větší je v tomto případě lepší, neplatí to vždy. Počet procesorových jader a kapacita úložiště jsou jedny z důležitých parametrů, důležitější je ale surový výpočetní výkon, objasnil Matyska. Ten se uvádí buďto jako počet operací, které počítač zvládne vypočítat za určitý čas, nebo jak náročnou úlohu dokáže vyřešit.

 

 

Seznam TOP 500

Tento konkurenční boj nám profesor Matyska znázornil na ukázce seznamu TOP 500. Jde o seznam pěti set nejvýkonnějších superpočítačů, které jsou veřejně známé (Nejsou zde zahrnuty tajné vládní projekty a počítače armády). Počítače jsou pro potřeby seznamu testovány pomocí benchmarku LINPACK, který měří, jak rychle dokáže počítač vypočítat soustavu lineárních rovnic. Výsledná hodnota výkonu se uvádí pod jednotkou FLOPS (dnes v řádu tisíců bilionů - petaFLOPS). Už od června 2013 tomuto seznamu vládne čínský superpočítač Tianhe-2, který disponuje přes třemi miliony jader a přes 33 petaflop/s výkonu. Podle profesora Matysky se dá očekávat, že bude v blízké době překonán řádově lepšími stroji, jelikož jde o historický trend (po delší vládě jednoho počítače přichází rychlý vývoj a pak zase stagnace).

 

 

K čemu tedy ty superpočítače potřebujeme?

V další části vysvětlil profesor Matyska na příkladech, kde všude se dají superschopnosti superpočítačů v praxi i v akademickém prostředí využít. Příklady rozdělil do několika oblastí, první byl výzkum a vývoj. Tady se superpočítače využívají například v astronomii k simulaci vývoje hvězd, ve vědách o živé přírodě ke studiu chování součástí živých organismů nebo třeba k seismice, která se zabývá zemětřeseními. Díky superpočítačům jsme například schopní simulovat různé scénáře zemětřesení a vypracovat na každý z nich předem reakční plán. Když potom zemětřesení přijde a jde o jeden z předem připravených scénářů, můžeme okamžitě reagovat.

 

Jako další z oblastí uvedl profesor Matyska zdravotnictví, finance a ekonomiku, vývoj nových materiálů, nebo předpověď počasí. Jednou z oblastí, které se věnoval podrobněji, bylo studium klimatu a klimatických změn. Čím výkonnější superpočítače, tím menší (detailnější) oblasti klimatických změn jsme schopni zpracovávat. Pro ilustraci nám profesor přehrál krátký dokument o klimatických modelech, který velmi dobře ilustruje význam superpočítačů pro tuto oblast zkoumání. Klip je v angličtině, ale dobře srozumitelný a obsahuje animované příklady.

 

Superpočítač vs. (super)člověk

V závěru se profesor Matyska krátce věnoval superpočítačům ve vztahu k člověku a jejich vzájemného soupeření, který přiblížil na několika příkladech z praxe. Jedním byly známé šachové souboje, kdy počítač IBM porazil velmistra Garryho Kasparova v roce 1996. Dalším podobným příkladem je souboj v starodávné čínské deskové hře Go (která je považována za mnohem složitější, než šachy), kdy porazil v roce počítač Googlu AlphaGO mistra Lee Sedola[1]. Tyto stroje většinou využívají hrubé výpočetní síly k předpovídání následujících tahů výběrem z milionů možností každého tahu. Rozdílný přístup byl vybrán pro americkou kvízovou hru „Jeopardy!“, kde bylo využito strojové učení, a počítač IBM Watson porazil všechny lidské soupeře s velkým náskokem.

 

Závěrem

„Kde jsou superpočítače dnes, tam bude konzumní IT pozítří.“[2]

V závěru profesor Matyska mluvil o tom, jaký dopad mají a budou mít superpočítače na naše běžné životy v následujících letech a desetiletích. Stejně tak jako se IBM Watson učil odpovědi na otázky v Jeopardy, může se jiný počítač naučit reagovat na požadavky zákazníků callcenter a helpdesků. Tohle, jak profesor Matyska zdůraznil, samozřejmě vzbuzuje také mnohé sociální a etické otázky. Informační technologie nám stále více a více prorůstají do běžného života a superpočítače nejsou žádnou výjimkou. I když to na první pohled není tak patrné, jejich přínos pro vědu, výrobu, zdravotnictví, předpovědi katastrof apod. má nesporný vliv na kvalitu života celého lidstva.



[1] METZ, Cade. Google’s AI Wins Fifth And Final Game Against Go Genius Lee Sedol. In: WIRED [online]. Seoul, 2016 [cit. 2016-05-16]. Dostupné z: http://www.wired.com/2016/03/googles-ai-wins-fifth-final-game-go-genius-lee-sedol/

[2] MATYSKA, Luděk. K čemu potřebujeme superpočítače. (prezentace) Brno: Masaryk university, Faculty of arts, 5.5.2016.

Zdroj titulního obrázku: https://en.wikipedia.org/wiki/Columbia_%28supercomputer%29.

Fotogalerie

Líbil se vám článek?
Stáhnout článek v PDF

0 komentářů

Přidat komentář

(If you're a human, don't change the following field)
Your first name.
(If you're a human, don't change the following field)
Your first name.

Přečtěte si také

Přihlášení Registrace
RSS Facebook Twitter YouTube
Zobrazit standardní verzi webu

Taky děláme

Feedback