To vám vysvětlí v jednadvacátém díle technologického podcastu FIT ČVUT Jedničky a Nuly. K jakým výpočtům a úlohám se superpočítače využívají? Jaké ukazatele musí splňovat, aby mohly náročné výpočty vyřešit? Tyto a mnohé další otázky položila moderátorka podcastu Sara Polak členu Katedry počítačových systémů, Ing. Danielu Langrovi, Ph.D.
Co je to superpočítač?
„Představme si, že máme velmi výpočetně náročnou úlohu a její řešení zahrnuje takové množství výpočetních operací, že na obyčejném počítači bychom tuto úlohu řešili třeba tisíc hodin. Základní myšlenka je tedy taková, že pokud vezmeme těch počítačů tisíc a všechny najednou je použijeme na řešení té úlohy, tak máme stejný počet operací, ale tisíckrát větší výkon, tudíž ideálně tu samou úlohu vyřešíme za jednu hodinu. Takže superpočítač si skutečně můžeme představit jako propojení velkého množství obyčejných počítačů, ale důležité je to, že je propojujeme za tím účelem, abychom je mohli použít najednou k řešení nějaké jedné výpočetně náročné úlohy. Toto je základní vlastnost superpočítačů,“ vysvětluje Daniel Langr v podcastu a dodává: „Další vlastností superpočítačů je množství paměti, kterou poskytují, protože takto náročné úlohy nejenže zahrnují velké množství výpočetních operací, ale také pracují s obrovským množstvím dat, které se nám musí vejít do paměti. Pokud by tuto vlastnost superpočítače neměly, nedokázaly by takto náročné výpočty vyřešit, protože by se do nich nevešla všechna data potřebná k řešení té úlohy. Když se podíváme na historický vývoj superpočítačů, tak výpočetní výkon nám poměrně rychle roste, ale množství operační paměti nám roste výrazně pomaleji. Platí, že čím více paměti máme, tím větší problémy jsme schopni řešit.“
Odborník na superpočítače, Ing. Daniel Langr, Ph.D.
K jakým výpočtům a úlohám se superpočítače využívají a jaké ukazatele musí splňovat, aby mohly náročné výpočty vyřešit, vám v podcastu prozradí Ing. Daniel Langr, Ph.D., člen výzkumné skupiny Paralelní a distribuované výpočty (PDCG) z Katedry počítačových systémů FIT ČVUT. V rámci svého výzkumu se věnuje modelování atomových jader, které zahrnuje velmi výpočetně náročné úlohy. Spolupracuje s jadernými fyziky a společně se snaží zjistit, co se děje v atomových jádrech.
Jak se používají superpočítače?
„Nejprve k němu musíme získat přístup. Protože poptávka převyšuje nabídku, provozovatelé superpočítačů vypisují soutěž o tzv. uzlohodiny, do které se mohou přihlásit různé výzkumné týmy. Jejich přihláška musí obsahovat popis vědeckého problému, který chtějí řešit, a jaké programové vybavení chtějí využívat. Dále musejí doložit, že budou superpočítač využívat efektivně, a specifikovat, kolik uzlohodin požadují a zdůvodnit proč. Provozovatel následně přihlášky vyhodnotí a přidělí týmům dané počty uzlohodin, se kterými pak musejí velice opatrně hospodařit. To, ke kterému superpočítači zrovna máme přístup, se časem mění, proto je z hlediska uživatele důležitá standardizace. Když napíšeme program pro superpočítač, musíme ho být schopni spustit na libovolném superpočítači. Existují tři základní programovací jazyky, ve kterých se píšou programy pro superpočítače. Jsou to Fortran, C a C++. Cílíme zde totiž na vysoký výkon a efektivitu.
Superpočítač je geograficky vzdálený, takže se na něj přihlašujeme po síti. Pokud k němu získáme přístup, poskytovatel nám vytvoří uživatelský účet, přes který se na něj můžeme hlásit. Veškeré základní ovládání probíhá přes příkazovou řádku. Ze všeho nejdůležitější je zajistit, aby různé úlohy nevyužívaly ke svému běhu ty samé výpočetní uzly. Každý superpočítač má proto základní softwarový nástroj, kterému se říká plánovač. Ten řídí spouštění úloh a rezervaci uzlů nebo prostředků pro běh úloh. Nehlásíme se tedy přímo na výpočetní uzly, ale na speciální vyhrazené přihlašovací uzly, na kterých jsme schopni komunikovat s plánovačem a definovat úlohy – určíme, jaký program má ta úloha spustit, s jakými daty má pracovat a jaké jsou její základní parametry, tzn. kolik výpočetních uzlů požaduje pro svůj běh a jak dlouho má přibližně běžet. V tom momentě ji plánovač zařadí do fronty úloh a spustí ji ve chvíli, kdy jsou pro její běh dostupné potřebné prostředky,“ vysvětluje v podcastu Daniel Langr.
Zaujaly vás superpočítače a chtěli byste se dozvědět víc? Poslechněte si nejnovější díl.
O podcastu
Cílem podcastu Jedničky a Nuly je přiblížit nejnovější informační technologie široké veřejnosti a přispět tak k popularizaci oboru, který je v dnešní době v mnoha oblastech nepostradatelný. Zajímá vás umělá inteligence, doporučovací systémy, modelování exoplanet nebo propojení IT a humanitních věd? Poslechněte si i předchozí díly:
Co mají společného Platón a technologie? – 10. 5. 2023
Jak se modelují exoplanety? – 10. 4. 2023
Jak fungují doporučovací systémy? – 10. 3. 2023
Přístupové karty – jejich výhody a rizika? – 10. 2. 2023
K čemu jsou nám superpočítače? – 10. 1. 2023
Jak počítačově simulovat chování lidí? – 10. 12. 2022
Jak se žije v době datové? – 10. 11. 2022
Veřejná data – hrozba, nebo příležitost? – 10. 10. 2022
Proč je matematika důležitá pro informatiku? – 10. 9. 2022
Jak zařídit, aby mi dal lajk Elon Musk? – 10. 8. 2022
Jak se ze školní lavice dostat až do kanceláře děkana? – 10. 7. 2022
Jak virtuální realita může přiblížit minulost? – 10. 6. 2022
Jak algoritmy doporučují obsah na internetu? – 10. 5. 2022
Jaká jsou rizika při používání stejných hesel? – 10. 4. 2022
Jsou auta plná moderních technologií bezpečná? – 10. 3. 2022
Jak se dá umělá inteligence využít při pozorování vesmíru? – 10. 2. 2022
Mohou roboti nahradit lidi ve skladech? – 10. 1. 2022
Proč se nebát kamer ve veřejném prostoru? – 10. 12. 2021
Dokážeme žít bez umělé inteligence? – 10. 11. 2021
Kdy nám budou drony doručovat nákupy? – 10. 10. 2021
Na další otázky ze světa jedniček a nul vám odpoví odborníci z FIT ČVUT společně se Sarou Polak vždy jednou měsíčně. A kde si můžete podcast poslechnout? Naleznete ho na stránkách fit.cvut.cz/podcast, nebo v aplikacích Spotify, Google Podcasts a Apple Podcasts pod názvem Jedničky a Nuly.
