Голямата черна кутия

Голямата черна кутия

Системният администратор Валентин Павлов (на преден план), показва какво представлява суперкомпютъра IBM Blue Gene/P
Системният администратор Валентин Павлов (на преден план), показва какво представлява суперкомпютъра IBM Blue Gene/P
"Трудно ми е да кажа доколко е било необходимо да бъде купен"
Христин Петков, и.д. директор на ЕСМИС

"Инвестициите в иновации не дават бързи резултати, затова и подкрепата за развитието на научни изследвания често остава неразбрана"
Нели Стоянова, началник-отдел "Политика и развитие на информационното общество" в министерството на транспорта
На гърба на Централната поща в София, в добре изолирано, ледено помещение с постоянно бучаща климатична инсталация, се намират два "шкафа" с 8192 ядра, способни да изчисляват със скорост над 23.42 трилиона операции в секунда. Тези големи черни кутии с нежното име Blue Gene и логото на IBM са суперкомпютърът, който България има от две години.
Това време не стигна, за да се разбере какво подтикна правителството на Сергей Станишев да направи инвестиция за 5.4 млв. лв. в супермашината и защо сделката не мина през търг или обществена поръчка, а беше оформена като "разход по проучване и развитие". Няма отговор и дали инвестицията изобщо е рентабилна и ще започне ли да се изплаща.
За две години не се разбра още защо управлението на суперкомпютъра на практика минава през екип, управляван от Стоян Марков. Известен още по социалистическо време с прякора Стенмарк, преди 1989 г. той е бил заместник-председател на Министерския съвет и председател на Държавния комитет за изследвания и високи технологии.
Марков е човекът, който през 70-те и 80-те години ръководи научно-техническия прогрес в социалистическа България, развитието на българската електроника и приложението на високите технологии в индустрията.
За какво се използва сега суперкомпютърът, какви са разходите около машината, кой и какво изчислява с нея и може ли да печели пари - тези въпроси зададохме на представители на Изпълнителна агенция "Електронни съобщителни мрежи и информационни системи" - ЕСМИС (бившата Държавна агенция за информационни технологии и съобщения - ДАИТС ), на министерството на транспорта и информационните технологии, както и на учени – потребители на системата.
Суперкомпютърът се намира в помещения на изпълнителна агенция ЕСМИС към транспортното министерство. Екипът му е от няколко системни администратори, уебмастър и сътрудници за връзка с агенцията и с Националния център за суперкомпютърни приложения (НЦСП). 
Задължението на държавата в лицето на ЕСМИС е да осигури поддръжката на системата и непрекъснатата й работа. Разходите на агенцията са свързани основно с тока (около 60 хил. лв. годишно харчи охладителната система), охраната и противопожарната защита. "Дотук нашите задължения се изчерпват - поддръжката и осигуряване на достъп", заяви пред "Дневник" изпълнителният директор на агенцията Христин Петков.
Въз основа на договор с бившата ДАИТС "Национален център за суперкомпютърни приложения" извършва повечето други дейности.
Сдружението, ръководено от Стоян Марков, отговаря за всичко, свързано с приложението на компютъра - договаряне на софтуера, системна поддръжка, обучение на потребителите. На практика мнението на сдружението е водещо за оценката на проектите - кандидати за потребители.
То e осигурило и 20 хил. лв. за тази година. Сдружението се договаря с доставчиците на софтуер с т.нар. отворен код и възлага на специалисти и учени разработването на този софтуер до т.нар. софтуерни среди (стандартизирани базисни модели, програми, на базата на които ще се правят бъдещи симулации и изчисления).
Осигуряването на безплатния софтуер и подходящите пакети програми е продължило девет месеца. На суперкомпютъра вече са качени 22 пакета и библиотеки приложни програми, които се използват в генетиката, молекулярната биология, медицината, за синтеза на наноматериали, катализатори, полимери, за оптимизация на горивните процеси, за оценка на сеизмичния риск и др.
За модифицирането на софтуера до тези базисни модели, които след това ще могат да се използват и от хора, които не са компютърни специалисти, са отделени 800 хил. лв. от републиканския бюджет за 2009 г. Проектите за софтуерните среди в момента се изпълняват и са възложени след конкурси. Конкурсите са обявени от името на Националния център за суперкомпютърни приложения.
"Трудно ми е да кажа доколко е било необходимо да бъде купен", казва новият и.д. директор на ЕСМИС Христин Петков за Blue Gene. Няма стратегията за управление, която обосновава необходимостта от купуването, развитието, натоварването и приложението на техниката.
По-скоро оставам с впечатление, че малко на парче се е действало, но това е лично мнение, допълва Петков. Сега тече проверка целесъобразно ли са изразходвани средствата за купуване на суперкомпютъра. Ревизията е възложена от министерството на транспорта, очаква се да приключи до края на месеца. Но не мисля, че може да се очакват сензации -
ще се изяснят източниците на финансиране, механизмът за купуване, обосновката
и т.н., застрахова се той. Проектът " Български суперкомпютърен център", както официално се води суперкомпютърът, е разработен в съответствие с приетата от правителството "Национална програма за реформи 2007-2009" в частта изграждане на Национален център по информационни и комуникационни технологии, обяснява Нели Стоянова.
Тя е началник-отдел "Политика и развитие на информационното общество" в министерството на транспорта, била е ангажирана с този проект от страна на ДАИТС. По думите й изграждането на електронната изследователска инфраструктура е "двигател за постигане на 2 от 3-те стълба на стратегията Европа 2020". Проектът е основа за интеграция на българската наука в европейското научно пространство, напомня още Стоянова.
Няма нито един минус от тази технология, настояват и учени – потребители на системата, и администраторите й. Подчертават, че на базата на архитектурата на Blue Gene/P е изграден първият център от най-високо европейско ниво в Германия, догодина и Франция ще направи своя най-голям център със същата технология. "За съжаление, инвестициите в иновации не дават бързи резултати. Затова и подкрепата за развитието на научните изследвания и иновациите често остава неразбрана", казва Стоянова.
Този компютър се равнява на около 2 хиляди обикновени компютъра, ако за всички 40 научни организации, които могат да ползват системата, се купят компютри, разходите ще са многократно по-големи, твърдят още специалистите. Разгорещяват се при въпроса защо тогава Институтът по органична химия при БАН например има два свои компютъра, и то доста мощни, а не ползват Blue Gene.
Този компютър все пак не може да покрие всички нужди, а и има софтуерни пакети, които работят добре на едни машини и не могат да работят на други, обясняват в суперкомпютърния център. "Не може да се използва едно нещо за всичко, това не е чук", пали се администраторът. И допълва, че не е нужно на Blue Gene да се пускат задачи, които не изискват такива високи мощности.
Не са малко скептиците, които смятат, че България не се нуждае от такава мощност, защото няма проекти, които да я натоварят достатъчно и които не могат да се сметнат на съществуващите машини. "Те просто не са виждали такива проекти", бързо отговарят работещите в суперкомпютърния център, а учените подчертават, че без Blue Gene не биха могли да осъществят проектите, които в момента разработват. Според тях натовареността на компютъра е голяма – реалната средна натовареност в последната половин година била 78%. Към момента има
84 потребители, които имат достъп чрез сървър
до мощностите на суперкомпютъра. Ползват го учени от Софийския, Техническия и Медицинския университет, както и от институтите на БАН по информационни технологии, по механика и по геофизика.
При купуването му Blue Gene е бил на около 40-о място в света, а сега извън 500-те. Хората, които работят на него, са убедени, че е необходимо да се инвестира в разширяване. В противен случай за около три години една фиксирана изчислителна мощност губи конкурентоспособност, а нуждите нарастват, хората решават по-комплексни проблеми, посочва Нели Стоянова.
"Ако бяхме успели, както се опитахме миналата година, да надградим малко системата, съм убедена, че щяхме да имаме повече потребители. Част от симулациите, които можеха да се пускат, изискват повече памет и потенциалните потребители трябваше да ползват външни компютри", казва още Стоянова. При консервативни прогнози
за следващите 10 години ще са необходими 20 милиона лева
пресмятат специалистите в центъра. С тях трябва да се осигурят допълнителни изчислителни "шкафове", по-добра вътрешна и външна комуникационна свързаност, допълнително приложен софтуер, ангажиране на около 2000 български учени и изследователи като потребители. Смятат, че няма защо да разчитат толкова на бюджета, а повече на различни европейски програми за финансиране.
В отговор на критиките, че за изчисленията могат да се ползват външни компютърни мощности (например европейски), от центъра обясняват, че българските учени по-рано са срещали затруднения - някои от тези мощности се ползват срещу сериозно заплащане, други предоставят ограничено време, а и се чака доста.
Фактът, че България има суперкомпютър, й позволява да е част от европейската изследователска мрежа (обединяваща 20 страни, сред които Германия, Австрия, Чехия, Финландия, Италия, Норвегия, Холандия), така нашите учени имат достъп и до суперкомпютъра в Германия, който е на пето място в ранглистата, обясняват още експертите.
Blue Gene се ползвал и в много проекти с евросредства, голяма част от които нямало да се реализират иначе. Имало интерес и от чуждестранни учени – от ЕС и Япония, които работят с български екипи. Скоро предстояло да се реализира още един такъв проект - за симулиране на елементи от имунната система (съвместно между Софийския университет и австрийски учени).
Докато разработката на научни проекти трудно може да се оцени справедливо от неспециалисти, то пазарната реализация на проектите, които се разработват на Blue Gene, би могла да покаже рентабилна ли е инвестицията. Отговорът -
досега няма реализация в частния бизнес
Но работещите в суперкомпютърния център са уверени, че това предстои. Не трябва да се смята, че с купуването на технологията преди две години тя автоматично е заработила, поясняват те. Осигуряването на софтуера, настройването му, разработването на софтуерни среди, обучението на потребителите... тези неминуеми първи стъпки отнели около година и половина.
Затова и досега на системата не можели да работят хора без специфична компютърна подготовка. Не можело да се демонстрира на бизнеса какви ползи биха имали, за какво биха могли да използват високата технология. В центъра очакват към края на годината, когато суперкомпютърът ще разполага със значителен набор базисни модели на програми, да бъде направена подробна презентация пред бизнеса.
Ако плановете им  - големи частни фирми да започнат да използват технологията - се осъществят, това ще става срещу заплащане. В момента учените не плащат, за да използват суперкомпютъра, а колко ще трябва да даде бизнесът още не е ясно. Това трябва да е вид държавна такса, записана в закон, за чието въвеждане, администриране и обем трябва да се вземе политическо решение, отбелязват специалистите.
Приложения

Някои учени смятат, че мощността на Blue Gene, чиито 8192 ядра могат да изчисляват със скорост над 23.42 трилиона операции в секунда, не се използва пълноценно - например за икономически ориентирани научни изследвания, за които да е договорено и реализиране в частния бизнес и производство. Дори ако един от проектите, по които работим, пробие на пазара, ползите за страната ще бъдат многократно по-големи от средствата, платени за купуването и поддръжката на Blue Gene, отговарят хората, работещи със супер компютърния център.
По думите им суперкомпютърът често се използва за моделиране - замества изработването на скъпоструващи прототипи и провеждането на експерименти, които продължават с години. И описват някои от проектите:

- Учени от Химическия факултет на Софийския университет "Св. Климент Охридски" работят по три направления със суперкомпютъра, а при успех проектите им могат да донесат и практически ползи. В момента се моделират каталитични системи, което би могло да е със сериозно приложение в автомобилостроенето и производството на катализатори, обяснява проф. Георги Вайсилов от Химическия факултет. По думите му без симулациите, които може да направи суперкомпютърът, за подобни проекти се налага използването на благородни метали и на вредни вещества, което води до сериозно оскъпяване. Правим и модел на рибозомата, отговаряща за синтеза на белтъците, което не е правено изобщо в света, допълва той. Третият проект, по който се работи едва от около два-три месеца, е симулация и проверка на техническите характеристики за нов тип материали - комбинация от органични и неорганични.

- Медицинският университет ще започне работа по проект, който проверява влиянието на мутациите на гените върху функциите на белтъците и оттам - влиянието им върху човешкото здраве. Преди да се стигане до етапа на същинската симулация, са били необходими около 6 месеца подготовка. Според учените обаче това е малко време за подготовката на подобен проект. В медицината и по-специално в генетиката сме много щастливи да имаме тази технология, заявяват учените. И отбелязват, че възможните експерименти в тази област са доста ограничени. В света се откриват всеки ден стотици хиляди мутации, като за по-голямата част от тях все още не се знае дали водят до някаква патология и изменения. Това освен чистия научен интерес и публикациите има огромно практическо приложение за диагностика и оценка на риска за развитие на тежка болест в резултат на наследствени мутации на гените. И по-потребителско – след реализацията на този проект с по-голяма сигурност ще може да се каже дали и с какво ниво на достоверност има риск една жена да развие рак на гърдата при генна обремененост в семейството.

- Скоро ще започне и проект за търсене на лекарство, което намалява пристъпите на множествената склероза. С класически средства търсенето на кандидати за лекарства обикновено отнема около 7-8 години и струва неколкостотин милиона долара, а в съчетание с помощта на моделирането, което може да направи суперкомпютърът, времето за търсене и разходите се намаляват няколко пъти.

- Сред действащите проекти е изследване на преноса на замърсители във въздуха и връзката между климатичните промени и замърсяванията на околната среда.

- Подготвя се карта за разпространението на сеизмични вълни, което ще спомогне по-точно да се изчисли сеизмичната защита на бъдещи сгради и съоръжения.

- Работи се върху софтуер за определяне на координатите на мястото на събитие, автоматична ориентация на камерите към него и запис при опит за кражба на превозни средства, изстрели или други необичайни звуци, както и софтуер за автоматична фиксация, обработване на изображения и идентификация на човешки лица.