Суперкомпьютер в швейцарских Альпах: ИИ во благо науки

Кто сможет пользоваться шестым по мощности суперкомпьютером в мире и чего с его помощью можно будет добиться? Marco Abram, CSCS

Швейцария вернулась в высшую мировую лигу игроков в области обработки больших массивов данных. Но кто сможет пользоваться шестым по мощности суперкомпьютером в мире, запущенным в Швейцарии под именем «Альпы», и чего с его помощью можно будет реально добиться?

Составить подробную карту наблюдаемой Вселенной, отсортировать факты от теорий заговора, куда более точное моделирование возможных сценариев эволюции земного климата — вот лишь некоторые варианты использования суперкомпьютера «Альпы», введенного недавно в строй… в швейцарских Альпах. Частным компаниям использовать его ресурсы пока позволено не будет: чудо-машина призвана в первую очередь решать задачи особой общественной значимости.

Этим занимался и её предшественник Piz Diant, суперкомпьютер, который начиная с 2023 года помогал с вычислениями научно-исследовательским проектам и обслуживал, в частности, швейцарский Гидрометцентр Meteo SchweizВнешняя ссылка, Федеральный НИИ материаловедения и сертификации технических устройств (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt EMPAВнешняя ссылка), а также НИИ имени Пауля Шеррера (Paul Scherrer Institut PSIВнешняя ссылка), на территории которого расположен научный атомный реактор. Теперь на смену Piz Diant пришел суперкомпьютер Alps.

Проект на общественные деньги

После своего полного запуска и вывода на проектную мощность он будет считать в 20 раз быстрее, чем его предшественник, обладая способностью куда более эффективно использовать в том числе и потенциал так называемого искусственного интеллекта (ИИ). Это пока шестой по мощности компьютер в мире, более мощные машины есть только у США, Финляндии и Японии.

Ввод в строй компьютера «Альпы» позволил вернуть Швейцарию в высшую лигу суперкомпьютерных игроков, что с компьютером Piz Diant было уже невозможно обеспечивать: он в какой-то момент устарел, и его уже давно обогнали куда более мощные вычислительные устройства. Но всё это вовсе не значит, что теперь доступ к этой на самом деле целой вычислительной сети, расположившейся на трёх площадках в Швейцарии и на одной в Италии, получат в 20 раз больше ученых.

Суперкомпьютером Piz Diant пользовались примерно 1800 человек, заявки на включение в число пользователей нового компьютера пока что подали примерно одна тысяча ученых. «Миллион человек мы обслуживать точно не сможем», — указал порталу SWI swissinfo.ch профессор Томас Шультесс (Thomas Schulthess), глава Швейцарского Национального суперкомпьютерного центра Swiss National Supercomputing Centre (CSCS)Внешняя ссылка. В самом деле, суперкомпьютер стоимостью 100 млн франков имеет ежегодный операционный бюджет в размере 37 млн франков и финансируются эти расходы из средств налогоплательщиков.

«Мы являемся общественным образом субсидируемой структурой. Мы должны быть очень дисциплинированными в том, как используется этот компьютер», — говорит Томас Шультесс. Поэтому-то суперкомпьютер Alps для массового коммерческого использования не предназначен. Вместо этого его дополнительные вычислительные мощности* будут направлены в приоритетном порядке на помощь швейцарским и международным научно-исследовательским проектам в основном в области естественных наук.

Частные компании смогут подавать заявки на предоставление им доступа к «Альпам», но только если они сотрудничают с каким-то общественным швейцарским университетом или НИИ и готовы сами из собственного бюджета оплатить все расходы. При этом, будучи участником научно-практической экосреды, возникшей вокруг швейцарских высших федеральных технических школ ETH и EPFL, центр CSCS обязан будет предоставлять доступ к своим суперкомпьютерам и так называемым спин-офф-компаниям, занимающимся коммерциализацией университетских исследовательских проектов, — при условии, что они также сами будут оплачивать все свои расходы.

Ассоциация Digitalswitzerland, которая занимается, по ее собственным словам, превращением Швейцарии в ведущую цифровую нацию мира, уже заявила, что «ведет диалог с CSCS на предмет коммерческого доступа к суперкомпьютеру», но раскрывать подробности относительного того, как развивается этот диалог, она не стала. Использование общественных средств – это только одна причина того, почему у бизнеса пока нет права пользоваться услугами нового суперкомпьютера. Дело в том, что CSCS особенное внимание намерен обращать на качество данных.

«Избегать некачественных данных»

«В естественных науках существуют методы верификации и фильтрации данных, они известны еще со времен Галилея, а вот в гуманитарной сфере такого нет. В эпоху быстрого развития ИИ, когда все более мощные компьютеры обучаются все быстрее обрабатывать все большие массивы данных все более самостоятельно, мы хотим помочь гуманитарным наукам, бизнесу и обществу в целом тоже взять эти методы себе на вооружение. Ввод некачественных данных в систему искусственного интеллекта (ИИ) может привести к тому, что он, этот разум, будет воспроизводить предубеждения и ложь с весьма пагубными последствиями», — говорит Томас Шультесс.

Томас Шультесс (Thomas Schulthess), глава Швейцарского национального суперкомпьютерного центра Swiss National Supercomputing Centre (CSCS). Keystone / Gaetan Bally

Например, компьютер Alps уже сегодня «обучает» систему Meditron large language model (LLMВнешняя ссылка), призванную обрабатывать большие массивы медицинских данных, результаты обработки используется затем медиками для постановки более точных диагнозов в тех странах, где отсутствует развитая медицинская инфраструктура. По словам Мэри-Энн Хартли (Mary-Anne Hartley), профессора Федерального политеха Лозанны (EPFL), вуза, входящего в исследовательскую группу Meditron, использование качественных данных может убедить пациентов выбирать научно обоснованные методы лечения, а не сомнительные местные «припарки».

«Информация является главным фактором, определяющим состояние личного здоровья, а в мире сейчас очень много некачественной информации», — указала Мэри-Энн Хартли 13 сентября 2024 года на специализированной конференции в Цюрихе, посвященной компьютеру Alps и перспективам его использования и применения. «В странах с недостатком ресурсов пациенты уже проходят терапию без каких-либо гарантий. А если ещё и мы что-то сделаем не так, то это повлечет за собой самые серьезные последствия». Какие проекты и какие вузы и НИИ будут использовать Alps через десять лет? Понять это сейчас невозможно, поскольку мы не можем предсказать, куда вывезет кривая развития ИИ и каким будет его влияние на сферу вычислительных услуг.

«Поддержка прежде всего научных исследований»

«Главная неизвестная переменная – это вопрос о том, как будут развиваться машинное обучение и искусственный интеллект. ИИ вполне может привести к таким изменениям, что нам, не исключено, придется уже искать совершенно другие методы и критерии отбора проектов, достойных нашей поддержки», — говорит Томас Шультесс. Тем не менее проектировщики нового суперкомпьютера уже сегодня постарались заложить в его архитектуру максимум гибкости, с тем чтобы иметь шанс адекватно отреагировать на непредсказуемое будущее.

После своего полного запуска и вывода и на проектную мощность он будет считать в 20 раз быстрее, чем его предшественник, обладая способностью куда более эффективно использовать, в том числе и потенциал так называемого искусственного интеллекта (ИИ). CSCS

Для этого Alps смоделирован в виде некоей «облачной системы», которая позволяет ученым и исследователям подключаться к ней через программные порталы, адаптированные под конкретные нужды каждого проекта. «В прошлом рабочую среду, к которой каждый должен был вынужден приспосабливаться отдельно, определял режим высокопроизводительных вычислений (HPC)**. Теперь же мы впервые способны поддерживать сразу несколько различных рабочих сред, настраивая отдельные программные интерфейсы под нужды разных исследовательских сообществ», — говорит Томас Шультесс.

Среди проектов, уже подписавшихся на Alps, — обсерватория SKA или Square Kilometre Array***, которая планирует составить подробную карту наблюдаемой Вселенной, используя данные, полученные с тысяч радиоантенн, установленных по всему миру. Центр CSCS и в будущем сохранит свой проверенный метод отбора исследований, которые он будет поддерживать. Происходит процесс отбора на основе заключения международной группы ученых, проверяющих как научную значимость проектов, так и готовность кандидатов проводить свои испытания и вычисления на суперкомпьютере в точно им для этого отведённое время.

Ведущие технологические компании, такие как Google и Amazon, уже тоже построили свои собственные суперкомпьютеры для целей поддержки бизнеса. Компьютер же Alps, напротив, будет использовать свою мощность и приложения на основе ИИ для поддержки прежде всего научных исследований. Как указал недавно вице-президент по исследованиям и инновациям Высшей технической школы Цюриха (ETHZ) Кристиан Вольфрум (Christian Wolfrum), в такой перспективной области, как ИИ, «именно наука должна взять на себя роль первопроходца, не оставляя эту сферу на откуп нескольким транснациональным корпорациям. И только так мы сможем гарантировать и независимые исследования, и цифровой суверенитет Швейцарии».

Примечания

*FLOPS (flops, или FLoating-point OPerations per Second, произносится как флопс) — внесистемная единица, используемая для измерения производительности компьютеров, показывающая, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная вычислительная система.

**Высокопроизводительные вычисления (НPC) — использование суперкомпьютеров и методов параллельной обработки данных для решения сложных вычислительных задач. Технология HPC сосредоточена на разработке алгоритмов и систем параллельной обработки.

***SKA (Square Kilometre Array — «[антенная] решётка [площадью] в квадратный километр»), международный проект по созданию крупнейшего в мире радиоинтерферометра. Название проекта отражает первоначальный план создать радиотелескоп с общей собирающей площадью антенн около одного квадратного километра, но с тех пор проект телескопа был переработан, и теперь его собирающая площадь должна значительно превысить 1 км².

Англоязычную оригинальную версию отредактировала Вероника ДеВор, русскоязычную оригинальную версию подготовила, отредактировала, включая дополнительные примечания: русскоязычная редакция SWI / ип / ап.