Dok svijet ulaže milijarde u razvoj eksaskalarnih superračunala – sustava sposobnih za trilijun (10¹⁸) operacija u sekundi – hrvatski znanstvenici s Instituta Ruđer Bošković (IRB) razvijaju inovativni softver koji može iskoristiti punu snagu tih računala. Novi alat nazvan LimitX, rezultat je suradnje IRB-ova Centra za informatiku i računarstvo (CIR) s partnerima iz Njemačke i Francuske, a nedavno je prepoznat kao jedan od uspješnih projekata u sklopu europske inicijative Inno4scale. Projekt je vrijedan 4,5 milijuna eura.
Preliminarni rezultati pokazuju da ovaj softver, koristeći metode strojnog učenja i neuronskih mreža, značajno skraćuje trajanje kvantnih simulacija iz dana u sate. Takvo ubrzanje moglo bi imati golem utjecaj na razvoj u mnogim područjima, od precizne medicine i klimatskih istraživanja do razvoja novih materijala i drugih znanstvenih otkrića.
Dosad su kvantne simulacije proteina koristile numeričke metode temeljene na kvantnoj mehanici kako bi izračunale raspodjelu elektrona i energiju sustava, često kroz iterativne procese visoke računalne zahtjevnosti. Takav postupak je često vrlo spor i neefikasan jer zahtijeva izračun jako velikog broja različitih parametara, no LimitX tu proceduru mijenja.
„Eksaskalarna računala donose snagu, ali softver je taj koji određuje koliko se ona može iskoristiti. LimitX to omogućuje na potpuno nov način“, ističe dr. sc. Davor Davidović, voditelj CIR-a.
LimitX funkcionira tako da, prije glavne simulacije, analizira prethodne podatke i predviđa najvjerojatniju raspodjelu elektrona koristeći metode strojnog učenja i neuronskih mreža. Time znatno smanjuje broj potrebnih koraka do rješenja, štedeći i vrijeme i računalne resurse.
Tko stoji iza projekta
Projekt sufinancira Europska banka za obnovu i razvoj, a uz IRB na njemu rade Superračunalni centar Juelich (JSC) iz Njemačke i Francuska komisija za alternativne energije i atomsku energiju (CEA). Voditelj konzorcija je Superračunalni centar u Barceloni, a među partnerima su i švicarski SCAPOS, njemački HLRS te europska mreža PRACE.
Članovi hrvatskog dijela tima su dr. sc. Jurica Novak, dr. sc. Abhiram Kaushik Badrinarayanan i dr. sc. Davor Davidović. U timu su također dr. sc. Edoardo di Napoli i dr. sc. Xinzhe Wu s Juelich superračunalnog centra te dr. sc. Luigi Genovese iz francuske agencije CEA.
Pilot testiranje
Sljedeći korak je pilot testiranje na stvarnim eksaskalarnim računalima dostupnima akademskoj zajednici i industriji u sklopu EuroHPC mreže superračunala.
„Ako se potvrde dosadašnji preliminarni rezultati, predložena računalna metoda bi uskoro mogla ući u standardne pakete alata za kvantne simulacije koje koriste sveučilišta, istraživački instituti i farmaceutske kompanije diljem Europe“, objašnjava dr. sc. Jurica Novak iz CIR-a.
Bez naprednih algoritama ni najbrži hardver ne može pokazati puni potencijal – LimitX pokazuje kako znanje može voditi tehnologiju, zaključuje dr. Davidović.
