Cantitatea de date în format digital produsă de omenire este colosală și crește rapid: de la 33 de zetabytes la nivel global în 2018, va atinge, conform unor estimări, 175 de zettabytes în 2025 (1 zettabyte este egal cu 1 trilion de gigabytes). (link 1 subsol)
Metoda de a extrage valoare din acest volum uriaș și prețios de informație este calculul de înaltă performanță (high performance computing – HPC), posibil datorită unor soluții hardware, software, stocare date și rețelistică de top.
Performanțele HTC sunt potențate de convergența cu inteligența artificială (AI).
Puterea de calcul a crescut enorm datorită noilor tehnologii: un supercomputer inclus într-un ecosistem HPC poate lucra cu mii de procesoare în paralel, devenind astfel de peste 10 milioane de ori mai puternic decât un laptop uzual.
Cine beneficiază de pe urma soluțiilor HPC și AI?
Toată umanitatea, începând cu cercetarea științifică, medicina, companiile și până la administrația locală și cetățenii.
Câteva exemple concludente:
Inițiativa Destination Earth (link2). Cercetătorii europeni construiesc un model digital de înaltă precizie al Pământului pentru a monitoriza și simula, cu ajutorul HPC și AI, diverse scenarii de activitate naturală și umană și pentru a testa astfel modele de dezvoltare durabilă.
Vor fi simulate și studiate schimbările climatice, mările și oceanele, zonele polare și criosfera, dezastrele naturale.
Prognozele meteo. Informațiile meteo vor cunoaște un grad foarte mare de precizie, datorită Big Data, HPC și AI.
Genetică și medicină. Utilizarea HPC în genetică permite cercetătorilor să secvențieze ADN-ul uman mai rapid decât oricând, în timp ce algoritmii AI pot fi instruiți să facă predicții cu privire la probabilitatea ca un individ să dezvolte o boală sau să răspundă eficient unui tratament.
În domeniul microscopiei crio-electronice (crio-EM), de exemplu, HPC permite vizualizarea 3D a proteinelor la un nivel aproape atomic și ajută astfel modulele AI să ofere informații semnificative în domenii precum imunologia și cercetarea cancerului.
HPC este utilizat și pentru investigarea modul în care mutațiile unor proteine pot duce la cancer. Analizând datele din simulări, oamenii de știință pot proiecta medicamente destinate strict proteinelor mutante, fără efecte adverse asupra celor normale. Costul unor astfel de medicamente inovatoare scade astfel semnificativ.
Totodată, tehnologiile HPC și AI scurtează timpul de punere la punct a unor noi terapii și medicamente, cum este cazul noilor vaccinuri anti-Covid, obținute în mai puțin de un an.
HPC pentru a prognoza mișcările refugiaților. În ultimii ani, milioane de oameni au fost forțați să-și părăsească casele. Una dintre problemele majore este prognozarea fluxurilor de refugiați, ceea ce ar permite factorilor de decizie și ONG-urile să aloce resursele umanitare în consecință. O soluție globală HTC de studiu a migrației a fost dezvoltată și prezice cu precizie mișcările masive ale refugiaților provenind din diferite regiuni conflictuale ale lumii.
Proiectare și design. Datorită HTC, proiectarea în industrie cunoaște o revoluție: timpul necesar realizării prototipurilor se reduce, scad cheltuielile cu lansarea noilor modele, iar eficiența și calitatea noilor produse cresc. Devine posibilă, prin prelucrarea datelor, și eficientizarea activității din unitățile de producție.
Studiu de caz. Liverpool University
La Universitatea din Liverpool a fost instalat un sistem HTC complex care include două clustere Linux paralele. Cel mai nou dintre ele, numit Barkla în onoarea unui fizician absolvent al universității și laureat al premiului Nobel, încorporează 105 servere, care însumează până la 4.200 de nuclee și 40 TB de memorie. Capacitatea de stocare depășește 500 TB.
Sistemul este esențial pentru performanța cercetării și colaborarea între echipe, deoarece în afară de Liverpool, universitatea are campusuri fizice sau virtuale și în Londra, Suzhou, Singapore.
Dintre proiectele de cercetare ale Universității bazate de HPC: influența diverselor tipuri de comportament uman în politică, crearea de noi materiale pentru industrie și bunuri de consum, noi tratamente pentru boli transmisibile etc.
Echipa IT a Universității din Liverpool colaborează de mai mulți ani cu Dell pentru infractructura HPC și a folosit mai multe generații de servere și sisteme de stocare Dell EMC.
Link1: https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/high-performance-computing
Link 2: https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/destination-earth-destine