Self made superračunalnik

Ob omembi superračunalnika se nehote spomnimo na tistega, ki leži v Superračunalniškem centru na Jožefu Stefanu in za katerega velja, da dobesedno vegetira. Pa še čas ga je povozil. Vendar kot je prihodnost posameznika že skoraj povezana z osebnimi računalniki, je tudi prihodnost raziskovalnih inštitutov povezana s superračunalniki. Eden takšnih, Aladin, je že nekaj časa na meteorološkem zavodu in ga uporabljajo za modeliranje vremena. Bolj presenetljiva pa je bila novica, ki je prišla s Kemijskega inštituta, da jim je samim uspelo narediti superračunalnik, ki sodi med 150 najhitrejših na svetu. Kemiki sestavljajo superračunalnike, in to še orto hitre? Sprva se zdi malo neverjetno, toda na Kemijskem inštitutu že dolgo uporabljajo zmogljive računalnike pri svojem delu. "Prvi računalnik v Sloveniji, na katerem smo začeli delati, je bil Zusse leta 1964, ki je bil takrat zelo čudovit stroj. Takrat so naši kemiki pod vodstvom pokojnega profesorja Ažmana že računali prve kvantnokemijske izračune, vendar se temu takrat še ni reklo računalniška kemija. Potem je leta 1972 prišel v Slovenijo velik računalnik Cyber 72, ki je bil takrat res moderen računalnik. Tam se je začelo tudi moje znanstveno-raziskovalno delo. Vmes so na Fakulteti za matematiko in fiziko dobili IBM-ov računalnik, leta 1974 pa je prišel na vrsto tudi Kemijski inštitut, kjer smo dobili prvi računalnik PDP 8, ki ga imamo še danes shranjenega za zgodovinski spomin," se spominja dr. Dušanka Janežič, ena od sodelavk pri projektu superračunalnika. "V osemdesetih letih so na Univerzi dobili DEC 10 in DEC 20, Univerza v Mariboru pa pozneje Vaks 8800. Že leta 1986 smo na KI vzpostavili računalniško povezavo z Univerzo v Mariboru in leta 1988 smo se prek komutiranega voda povezali z IJS, kjer so takrat že imeli Convex C220 in nato Convex C380, pozneje pa še SPX 100." Ravno povezava z IJS je bila prva povezava z Arnesom in začetek slovenske internetne hrbtenice. "Internetna povezava prek Arnesa nam omogoča hitro in kvalitetno povezavo s svetovnimi akademskimi mrežami in tako z raziskovalnimi inštitucijami, s katerimi dobro in plodno sodelujemo."

Prve lastne računalniške sisteme so začeli graditi pred dobrima dvema letoma, ko je začela delovati Vrana 1 (Vrana je kratica za Vzporedni Računalnik za Akceleracijo Numeričnih Algoritmov). Ta je delovala zgolj na štirih procesorjih, leto pozneje se ji je pridružila Vrana 2 na šestnajstih procesorjih, med letoma 1998 in 1999 so naredili Vrano 3 na 32 procesorjih, vsi ti računalniki pa so bili grajeni na torusni topologiji (podobno kot obroč). Vrana 4 je bila nov korak, ki sta si ga zamislila dr. Milan Hodošček in Urban Borštnik. Grajena je na šestdimenzionalni hiperkocki, kar pomeni, da ima vsak računalnik 6 sosedov.

Kako je videti superračunalnik? Večina najbrž pomislili na velikansko škatlo, okoli katere skačejo možiclji v belih haljah in ljubosumno gledajo na svoj stroj, kot bi se v njem skrival sam deus ex machina. Napaka. Stvar je izjemno preprosta. Vse skupaj je le ogromen regal polic, na katerem je zloženih 64 PC-jev, vsak pa je z ostalimi povezan s šestimi mrežnimi karticami. Tudi cena samega projekta je pravi "sitnica", saj je vse skupaj stalo le 15 milijonov tolarjev. Medtem cena že narejenih superračunalnikov dosega ceno tudi nekaj milijonov dolarjev. K temu pa je treba prišteti stroške vzdrževanja. Superračunalnik Kemijskega inštituta temelji na 700 MHz Athlonovih procesorjih (omenjene procesorje so nabavili prek javnega razpisa, izkazali pa so se bolje kot Intelovi pentiumi), ognili pa so se tudi velikemu strošku, ki ga pomeni programska oprema. Operacijski sistem Debian GNU - Linux, na katerem deluje superračunalnik, je namreč na internetu na voljo brezplačno, prav tako pa tudi softver, s pomočjo katerega so razvili potrebne programe, namenjene molekularnemu modeliranju. Skupek PC-jev pa ima tudi to prednost, da če se kaj pokvari, se lahko vsi rezervni deli nabavijo že v prvi računalniški trgovini.

Zakaj je takšen računalnik kemikom sploh potreben? "Hitri računalniki in bogata programska oprema, razvita za potrebe kemije, so tej znanosti pomagali kvantitativno reševati probleme, ki so bili prej dostopni bolj intuiciji kot pa eksaktnim obravnavam. Zelo pomembne so napovedane možnosti računalniškega modeliranja. Gre za napoved fizikalnih, kemičnih in tudi bioloških lastnosti molekul in skupkov molekul, kar lahko pomeni velik prihranek časa in denarja," pravi Janežičeva. "Preden se odločimo za sintezo kakšne spojine, ki naj bi imela želene lastnosti, lahko za to najprej uporabimo izračun. Za izolirane manjše molekule je dovolj že delovna postaja ali hiter PC, za večje in zlasti za biološko dogajanje pomembne makromolekule in kompleksne sisteme pa potrebujemo najhitrejše računalnike. Prva faza razvoja novih učinkovin in materialov, potrebnih za nove tehnologije, poteka na računalnikih. Seveda brez realnega eksperimentiranja ne gre naprej, pri obdelavi podatkov pa spet ne brez pomoči računalnikov. Zato po eni strani razvijamo računalniško arhitekturo, po drugi strani pa metode za te izračune. To se pravi, da hardver ni osnovni projekt, ampak podpora našim raziskovalnim programom in projektom." Sicer pa je Vrana 4 po njenih besedah že danes premajhna in prezasedena. Razmišljajo že o Vrani 5, vse pa je seveda odvisno od finančnih sredstev. Vrana 4 je tudi reciklažni superračunalnik. Ko bo svoje odslužila, ne bo romala na smetišče, temveč jo bodo le razstavili in računalnike razdelili po hiši. Vsaj za pisanje tekstov bodo še vedno primerni.