„Mit jelent a nagy teljesítményű számítástechnika (HPC)?
A nagy teljesítményű számítástechnika (HPC) vagy szuper-számítástechnika fogalma olyan rendkívüli számítási teljesítményű rendszereket takar, amelyek rendkívül összetett és komoly problémák megoldására képesek.
A világszínvonalú szuperszámítógépek jelenleg másodpercenként több mint 1015 művelet elvégzésére képesek (petaszintű teljesítmény), a legkiválóbb rendszerek pedig másodpercenként akár több mint 1017 műveletet tudnak végrehajtani (exaszint előtti szintű teljesítmény). 2022-től a következő generáció másodpercenként több mint milliárdszor milliárd (1018) műveletet hajt végre (exaszintű teljesítmény), ami a teljes uniós lakosság mobiltelefonjainak számítási összkapacitásához fogható.
Miért van szükség erre a rendeletjavaslatra két évvel az EuroHPC közös vállalkozás létrehozása után?
Az európai nagy teljesítményű számítástechnika közös vállalkozást (EuroHPC közös vállalkozás) 2018-ban hozták létre, eredetileg 2026-ig, amely időszak a 2019–2020-ban beszerzett első nagy teljesítményű számítástechnikai (HPC) rendszerek működési élettartamának felel meg. Fő finanszírozása az aktuális hosszú távú uniós költségvetésből – a többéves pénzügyi keretből (MFF) – származik, és 2020-ban ér véget.
Az Európai horizontból, a Digitális Európából és az Európai Hálózatfinanszírozási Eszközből származó, a következő évtizedre beütemezett új finanszírozás elengedhetetlen az eddigieknél is nagyobb teljesítményű új HPC-rendszerek és (nemsokára) kvantuminformatikai rendszerek bevezetéséhez, valamint a 2020 utáni új kutatási és innovációs erőfeszítések támogatásához. A javasolt új rendelet tükrözi a legújabb messzeható társadalmi-gazdasági és technológiai fejleményeket, valamint a nagy teljesítményű számítástechnika (HPC) fejlődését befolyásoló végfelhasználói igények alakulását az EU-ban és világszerte, beleértve a 2020–2025-ös időszakra vonatkozó uniós politikai prioritásokat is. A felülvizsgálat lehetőséget nyújt az EuroHPC közös vállalkozás küldetésének aktualizálására, tekintettel e fejleményekre és a közös vállalkozás jelenlegi tevékenységeiből levonható tanulságokra.
Milyen változásokat hoz a javasolt új rendelet?
A javasolt új rendelet célja, hogy az EuroHPC közös vállalkozás számára új, ambiciózus küldetést és 8 milliárd eurós költségvetést jelöljön ki annak érdekében, hogy az EU fenn tudja tartani a szuper-számítástechnikában betöltött vezető szerepét. A 2021–2033-as időszakra szóló költségvetést a következő források fogják fedezni: a következő többéves pénzügyi keret programjaiból származó, 3,5 milliárd euró összegű uniós beruházás, a közös vállalkozásban részt vevő tagállamok (tagállamok és bármely más társult ország) szintén 3,5 milliárd eurós beruházása, valamint az EuroHPC közös vállalkozás magánszektorbeli tagjaitól származó 1 milliárd euró értékű (természetbeni és pénzbeli) beruházások.
A közös vállalkozás a 2018–2020-as időszakban mintegy 1,1 milliárd euró kezdeti költségvetéssel gazdálkodhatott, amelyhez az EU a jelenlegi többéves pénzügyi keretből (2014–2020) 536 millió euróval járult hozzá, a fennmaradó összeg pedig a részt vevő államoktól származott. A magánszektorbeli tagok további 422 millió euró értékű nem pénzügyi támogatást nyújtottak.
Az új, 8 milliárd eurós ambiciózus költségvetéssel az EuroHPC közös vállalkozás a következőkre fog kiterjedni:
- világszínvonalú exaszintű és exaszintet követő szintű HPC- és adatfeldolgozási infrastruktúra kifejlesztése, kiépítése, kiterjesztése és fenntartása, amelyen kulcsfontosságú tudományos, ipari és társadalmi alkalmazások futnak;
- a HPC-infrastruktúrával integrált kvantuminformatikai és kvantumszimulációs infrastruktúra kifejlesztése és kiépítése;
- a nagy teljesítményű és kvantuminformatikai erőforrások egyesítése és hozzáférhetővé tétele a felhasználók számára Európa-szerte;
- a szuper-számítástechnika használatának demokratizálása, vagyis kiterjesztése a tudományos és ipari felhasználók szélesebb körére, például azáltal, hogy segítik a kkv-kat a HPC-alapú innovatív üzleti modellek kidolgozásában, valamint képzési lehetőségeket és kritikus készségeket biztosítanak számukra;
- biztonságos felhőalapú HPC-szolgáltatások nyújtása számos köz- és magánfelhasználó, többek között az európai nyilvános adattér számára, a 2020. évi európai adatstratégiának megfelelően;
- a versenyképes szuper-számítástechnikai ökoszisztémát alátámasztó technológiák és alkalmazások kifejlesztése, a számítástechnika környezetbarátabbá tétele, valamint a HPC és a mesterséges intelligencia, a nagy adathalmazok és a felhőalapú technológiák közötti szinergiák kiaknázása.
Hogyan kap hozzáférést valamennyi felhasználó Európa-szerte?
Az EuroHPC közös vállalkozás a meglévő európai szuper-számítástechnikai és kvantuminformatikai erőforrásokat az Európai Unió valamennyi felhasználója számára hozzáférhetővé teszi működési helyüktől függetlenül. Az EuroHPC-gépek elsődleges alkalmazói a kutatók és a tudományos felhasználók lesznek. Emellett a tervek szerint a közszféra és az ipari felhasználók is hozzáférést kapnak, különös tekintettel azokra a kkv-kra, amelyek nem rendelkeznek saját forrásokkal ahhoz, hogy éljenek a szóban forgó új technológiák nyújtotta előnyökkel.
Az EuroHPC közös vállalkozás a nyolc új szuper-számítástechnikai központ hozzáférési idejét a finanszírozási szinttel arányosan kezeli (az exaszint előtti szintű rendszerek esetében 50%, a petaszintű rendszerek esetében legfeljebb 35%).
A közös vállalkozás szuperszámítógépeihez való hozzáférési idő kiosztásának ingyenesnek kell lennie a közfelhasználók számára. Ugyanígy a magánfelhasználók számára is az Európai horizont vagy a Digitális Európa program által finanszírozott kutatási és innovációs tevékenységekhez kapcsolódó alkalmazásaik esetében, valamint megfelelő innovációs magántevékenységek esetében a kkv-k számára is. Az ingyenes hozzáférési időt elsősorban rendszeresen meghirdetett, szakértők által ellenőrzött, nyílt pályázati felhívások alapján kell kiosztani, amelyeken valamennyi jogosult európai felhasználó részt vehet. Az EuroHPC közös vállalkozás e felhívások révén gondoskodik arról, hogy a felajánlott HPC-erőforrásokat kiegyensúlyozott és megfelelő módon ossza el a teljes felhasználói közösségen belül.
Vészhelyzetekben és válságkezelés céljára, valamint az EU számára stratégiai jelentőséggel bíró kezdeményezések – többek között az „Irány a Föld”, az „Emberi agy projekt” kiemelt kezdeményezés, az „1+ millió genom” kezdeményezés, a közérdekű területeken működő közös európai adatterek – esetében a hozzáférési időt pályázati felhívás nélkül biztosítják.
Hogyan vethető be a nagy teljesítményű számítástechnika a koronavírus elleni küzdelemben?
A nagy teljesítményű számítástechnika a koronavírus-világjárvány elleni küzdelmet támogató egyik legfontosabb technológia. Segít előre jelezni a fertőzés terjedési útvonalát, a várható fejleményekkel kapcsolatos tervekkel és szimulációkkal támogatja a járvány megfékezésére irányuló intézkedésekkel kapcsolatos döntéshozatalt, valamint drámai mértékben felgyorsítja a kezelések kifejlesztését, és hasznos segítséget nyújt a járvány utáni időszakra vonatkozó forgatókönyvek értékeléséhez.
Ennek egy példája az Exscalate4CoV projekt. A hatalmas HPC-erőforrásokkal rendelkező, valamint a biológiai intézetek, kutatóközpontok és gyógyszeripari vállalatok támogatását élvező projekt több mint 500 milliárd gyógyszermolekulának a Covid19-vírusfehérjékkel szembeni hatékonyságát elemzi. A klasszikus számítástechnika alkalmazásával az egyes molekulák elemzése hónapokat venne igénybe, míg a nagy teljesítményű számítástechnikával végzett szimuláció 50 milliszekundum alatt megvan. Júniusban az uniós finanszírozású Exscalate4CoV konzorcium bejelentette, hogy egy csontritkulás ellen használt, már regisztrált, raloxifen hatóanyagú generikus gyógyszer hatékony kezelést jelenthet az enyhe tünetekkel járó Covid19-fertőzés esetén. Ez a gyógyszer már készen áll a klinikai vizsgálatokban való részvételre, a projekt pedig más ígéretes molekulákkal folytatja a munkát.
A Bizottság együttműködik a PRACE (partnerség a fejlett európai számítástechnikáért) tagjaival, és a Covid19-re irányuló számítógépes kutatáshoz való sürgős/elsőbbségi hozzáférési rendszer keretében világszínvonalú európai szuperszámítógépeket mozgósít azzal a céllal, hogy a kutatók számára hozzáférést biztosítson a nagy teljesítményű számítástechnikához és az adatforrásokhoz. Más kezdeményezések (pl. a BioExcel és a CompBioMed) a nagy teljesítményű számítástechnikát a SARS-CoV-2 genom eredetének és szerkezetének elemzésére, a vírus közösségeken belüli terjedésének és az emberi sejtekkel való kölcsönhatásának tanulmányozására, valamint – az immunitást serkentő vírusfehérjék azonosításával – a vakcinafejlesztés felgyorsítására használják.
Hogyan lehet a nagy teljesítményű számítástechnika a társadalom, az ipar és a tudomány hasznára?
A nagy teljesítményű számítástechnika alapvető szerepet játszik társadalmunk és gazdaságunk digitális átalakulásának támogatásában, és hozzájárul az ipari ágazatok digitalizációjához, amelyek összesen az EU GDP-jének mintegy 53%-át teszik ki. Ez az a hajtóerő, amelynek köszönhetően az uniós polgárok és vállalkozások élvezhetik a digitalizáció előnyeit. Ma több mint 800 olyan tudományos, ipari és közszektorbeli alkalmazás működése HPC-alapú, amelyek szerepet játszanak az életminőség javításában, az ipar versenyképességének fokozásában és a tudományos fejlődésben.
Társadalom: a nagy teljesítményű számítástechnikát használó alkalmazások stratégiai erőforrást biztosítanak ahhoz, hogy megértsük folyamatosan változó világunkat, és a globális kihívásokat növekedéssel és munkahelyteremtéssel járó innovációs lehetőségekké alakítsuk át. A HPC-technológia felhasználási lehetőségei sokrétűek: itt említendő a kémiai reakciók szimulálása, az idegrendszeri rendellenességek megértése és precíziós kezelések kidolgozása, az óceánok viselkedésének tanulmányozása, az időjárás sokkal pontosabb előrejelzése és a földi erőforrások alakulásának nyomon követése. A HPC elengedhetetlen az önvezető járművek kifejlesztéséhez is, amelyek nagy mennyiségű adatot állítanak elő és használnak fel a földrajzi helyzetük, az útviszonyok, a jármű állapota, az utasok kényelme és a biztonság folyamatos elemzéséhez. Emellett nélkülözhetetlen a fenntartható mezőgazdaság biztosításához, valamint ahhoz is, hogy lehetővé váljon a növények növekedésének olyan szimulációja, amely elősegíti az ellenállóbb és nagyobb hozamú növényfajták nemesítését. Létfontosságú a nemzetbiztonság, a védelem és a szuverenitás szempontjából is, mivel a kiberbiztonság növelésére és a kiberbűnözés elleni küzdelemre is szuperszámítógépeket használnak, különösen a kritikus infrastruktúrák védelme terén.
Ipar: a nagy teljesítményű számítástechnika előmozdítja a gépjárműiparban, az űrrepülésben, a megújuló energiák terén és az egészségügyben, valamint más ipari ágazatokban zajló innovációt. Ez lehetővé teszi a vállalatok számára, hogy nagyobb értékű termékek és szolgáltatások kifejlesztésére térjenek át, és így megnyissák az utat az újszerű ipari alkalmazások előtt, a biztonságosabb és környezetbarátabb járművektől a személyre szabott orvoslásig. Különösen a felhőalapú HPC-alkalmazások használata fogja megkönnyíteni a szakértelem házon belüli kialakításához szükséges pénzügyi eszközökkel nem rendelkező kkv-k számára, hogy jobb termékeket és szolgáltatásokat állítsanak elő, illetve fejlesszenek ki.
Tudomány: a nagy teljesítményű számítástechnikán alapuló alkalmazások és infrastruktúrák nélkülözhetetlenek számos tudományos terület mélyebb megértéséhez, a tudományos HPC-alkalmazásoknak pedig se szeri, se száma. Számos közelmúltbeli tudományos áttörés nem lett volna lehetséges a legfejlettebb szuperszámítógépekhez való hozzáférés nélkül, pl. a 2013. évi kémiai Nobel-díj (bizonyos összetett kémiai folyamatok megértése és előrejelzése céljából szuperszámítógépek segítségével nagy teljesítményű számítástechnikai programokat és szoftvereket fejlesztettek ki) vagy a 2017. évi fizikai Nobel-díj (a mindaddig csak elméletben ismert gravitációs hullámok kimutatására szuperszámítógépek segítségével összetett számításokat végeztek).
Mi a kapcsolat a nagy teljesítményű számítástechnika és a kvantuminformatika között?
A javasolt új rendelet lehetővé teszi a Bizottság számára, hogy a kvantuminformatika és a klasszikus számítástechnika elemeit ötvöző hibrid számítógépek építésébe ruházzon be.
A kvantum-számítási módszer kvantumbiteken alapul, ami lehetővé teszi, hogy több millió lehetőséget számítsunk egymással párhuzamosan, nem pedig egykor, ahogy azt a standard számítógépek teszik. Ezek az új hibrid gépek e két egymást kiegészítő technológia legjobb tulajdonságait fogják ötvözni. Az EuroHPC közös vállalkozás egyes szuperszámítógépeit kvantumprocesszorok fogják gyorsítani. Már a kvantumszámítógépek nyújtotta lehetőségek teljes kiaknázása előtt is lehetséges lesz olyan műveletek végrehajtása (pl. optimalizálási problémák a logisztika és a folyamattervezés terén), amelyeket jelenleg egyetlen szuperszámítógép sem képes elvégezni.
Mi a kapcsolat a nagy teljesítményű számítástechnika és a mesterséges intelligencia között?
A nagy teljesítményű számítógépeken futó szimulációk tetemes mennyiségű adatot hoznak létre, melyek feldolgozásában, megszervezésében és értelmezésében a mesterséges intelligencián alapuló technológia segíthet. A mesterséges intelligencia felhasználható összetett HPC-szimulációk vezérlésére is, amelyek így gyorsabbá és pontosabbá válnak, és optimalizálják magukat. A nagy teljesítményű számítástechnika egyaránt felhasználható a mesterséges intelligencián alapuló döntések magyarázatára, megértésére és tökéletesítésére.
Összhangban van-e a nagy teljesítményű számítástechnika a zöld megállapodás célkitűzéseivel?
Az alacsony energiaigényű, szélesebb körben alkalmazható HPC-technológiák kifejlesztésének ütemét már jelenleg is az EuroHPC közös vállalkozás határozza meg az egész világon, hozzájárulva az IKT-megoldások szénlábnyomának csökkentéséhez, például az alacsony energiaigényű processzorok és gyorsítók elterjesztésével. A számítástechnika környezetbarátabbá tétele kiemelt kérdés: erre megoldást jelenthet az energiahatékony szuperszámítógépek és adatközpontok használata, amelyekben dinamikus energiamegtakarítási és -újrafelhasználási technikákat alkalmaznak, például a hűtésre és a keletkezett hő újrahasznosítására szolgáló korszerű rendszereket.
A nagy teljesítményű számítástechnikát mint stratégiai erőforrást nagyobb léptékben alkalmazva a politikai döntéshozók közelebb kerülhetnek a zöld megállapodás célkitűzéseinek eléréséhez. A HPC-alapú szimulációk és alkalmazások eszközt biztosítanak a hatékony megoldások kidolgozásához, amelyek a környezeti kihívásokat a társadalmi innováció és a gazdasági növekedés lehetőségeivé alakítják át.
Mi az összefüggés a nagy teljesítményű számítástechnika és a közös európai adatterek között?
A világon előállított adatok mennyisége gyorsan nő: míg 2018-ban 33 zetabájt (1 zetabájt = 1 billió gigabájt) adat keletkezett, 2025-ben már 175 zetabájt várható. Az adatok a gazdaságfejlesztés éltető elemét jelentik: számos új termék és szolgáltatás alapját képezik, mivel a gazdaság valamennyi ágazatában növelik a termelékenységet és az erőforrás-hatékonyságot, továbbá személyre szabottabb termékeket és szolgáltatásokat, valamint jobb szakpolitikai döntéshozatalt és korszerűsített kormányzati szolgáltatásokat tesznek lehetővé.
A megfelelő számítástechnikai teljesítmény ezért elengedhetetlen az egyre növekvő adatmennyiség feldolgozásához és elemzéséhez, valamint ahhoz is, hogy ezek az adatok a polgárok, a vállalkozások, a kutatók és a közigazgatás javát szolgálják.
A nagy teljesítményű számítástechnika előfeltétele annak a kilenc ágazati közös európai adattér létrehozásának, amelyek megalapozzák az adatok egységes piacát, és ösztönzik azokat a nyilvános, ipari és tudományos alkalmazásokat, amelyek a polgárok és a vállalkozások előnyére válnak.
Kik az EuroHPC közös vállalkozás jelenlegi tagjai?
Az EuroHPC közös vállalkozás jelenlegi tagjai az EU (amelyet a Bizottság képvisel), 32 részt vevő állam (26 tagállam és a „Horizont 2020” keretprogramhoz társult 6 társult ország)[1] és két magánszektorbeli tag: a Nagy Teljesítményű Számítástechnika Európai Technológiai Platformja (ETP4HPC) és a Big Data Value Association (BDVA). A közös vállalkozás az olyan kulcsfontosságú európai szereplőkkel is együttműködik, mint a PRACE (partnerség a fejlett európai számítástechnikáért) és a GEANT (nagy sebességű páneurópai kutatási és oktatási hálózat).
Miben áll a jelenlegi EuroHPC közös vállalkozás fő tevékenysége?
Az EuroHPC közös vállalkozás jelenleg két fő tevékenységet támogat:
- Nyolc új világszínvonalú, nagy teljesítményű számítástechnikai rendszer beszerzése az EU és a részt vevő államok közös beruházása révén 830 millió euró értékben: három exaszint előtti szintű és további öt petaszintű rendszer. Ezek a várhatóan 2021 elejére üzemképes szuperszámítógépek nyolcszorosára fogják növelni az európai szinten rendelkezésre álló számítási teljesítményt, a tudományos, az ipari és a lakossági felhasználók javát szolgálva.
- Olyan kutatási és innovációs tevékenységek finanszírozása, amelyek egy rendkívül versenyképes és innovatív HPC-ökoszisztéma kialakítását szolgálják az EU-ban. Ez az ökoszisztéma a teljes értékláncot lefedi az alacsony energiaigényű processzoroktól, az algoritmusoktól, az alkalmazásoktól és a szolgáltatásoktól a következő generációs HPC-korszak által igényelt készségekig. A közös vállalkozás 185 millió eurót különített el, amelyet a 2019-ben és 2020-ban a részt vevő államok hasonló összeggel egészítenek ki annak érdekében, hogy támogassák ezeket az intézkedéseket, valamint megerősítsék az EU vezető szerepét, technológiai autonómiáját és innovációs potenciálját.
További információk
Sajtóközlemény: A Bizottság új, ambiciózus feladatra vállalkozik a szuper-számítástechnika terén
Tájékoztató az európai nagy teljesítményű számítástechnika közös vállalkozásról
Az EuroHPC közös vállalkozás weboldala
Sajtóközlemény az Unió helyzetéről szóló 2020. évi beszédben foglalt fő kezdeményezésekről
Az Unió helyzetéről szóló 2020. évi beszéd tematikus weboldala
[1] 26 tagállam (Ausztria, Belgium, Bulgária, Ciprus, Csehország, Dánia, Észtország, Finnország, Franciaország, Görögország, Hollandia, Horvátország, Írország, Lengyelország, Lettország, Litvánia, Luxemburg, Magyarország, Németország, Olaszország, Portugália, Románia, Spanyolország, Svédország, Szlovákia és Szlovénia) és 6 társult ország (Észak-Macedónia, Izland, Montenegró, Norvégia, Svájc és Törökország).”
Forrás:
Az Unió helyzetéről szóló beszéd: a Bizottság új rendeletjavaslatot terjeszt elő az európai nagy teljesítményű számítástechnika közös vállalkozásról – kérdések és válaszok; Európai Bizottság; 2020. szeptember 18.
