Преди броени дни от Европейската комисия дойде добра новина за България. Страната ни се нареди сред 8-те държави, избрани да приютят новите суперкомпютри на ЕС и да се утвърдят като европейски центрове за развитие на високопроизводителни изчислителни технологии.

В следващите 7 години ЕС ще налее чрез специално създадено за целта предприятие над 1 млрд. евро в изграждането на инфраструктура и финансирането на проекти в областта на високопроизводителните изчисления. Целта е Европа да изпревари САЩ и Китай в този сектор и да изведе науката и иновациите на ново ниво. Предизвикателството и пред ЕС, и пред България е голямо. Както изтъкват специалистите, закупуването и изграждането на тези центрове е по-малкият и лесен разход спрямо по-трудната задача - създаването на компетентност сред академичните среди и фирмите, от които се очаква да ги ползват, пише ТАНЯ ПЕТРОВА за вестник Сега.

Как е структурирана новата европейска инициатива и как се очаква да функционира суперкомпютърът в "София тех парк"?

"Обяснено като за лаици, суперкомпютрите се използват за решаване на много големи задачи, които не могат да бъдат решени с обикновени компютри", разказва проф. Светозар Маргенов от Института по информационни и комуникационни технологии към БАН. Приложението им е широко - и в областта на фундаменталната наука, и в приложни проекти на високотехнологични фирми. До използването на суперкомпютри редовно прибягват развойни фирми в областта на медицината, авиоиндустрията и авиацията, проектите за развитие на изкуствен интелект.

Европа сериозно изостава в използването на този потенциал. В опит да обърне тази тенденция, през 2018 г. 25 държави от ЕС, плюс Турция, Швейцария и Норвегия, учредиха съвместно предприятие "Европейски високопроизводителни изчислителни технологии" - EuroHPC. Предприятието е базирано в Люксембург и хоризонтът му на действие е до 2026 г. В този период Европа трябва да развие 8 суперкомпютърни центъра, в които ще се изпълняват научи и приложни проекти за милиарди.

Най-мощните изчислителни системи ще са във Финландия, Испания и Италия

В тях ще бъдат изградени най-съвременните към момента системи от ниво pre exascale (10 на 17 степен калкулации с плаваща запетая за секунда), като и трите центъра ще са наднационални и ще се управляват от консорциуми. Зад системата във Финландия стои консорциум с участници от 10 страни (FI, BE, CZ, DK, NO, PL, SE, CH, EE, NL), зад тази в Испания - от 5 страни (ES, HR, PT, TR, IE), системата в Италия ще се управлява съвместно със Словакия.

Трите pre exascale компютъра ще са юридическа собственост на европейското предприятие EuroHPC, независимо че то няма да финансира на 100% разходите за придобиване и експлоатацията на машините. ЕuroHPC ще осигурява до 50% от разходите за придобиване и до 50% за експлоатация, като останалите 50% трябва да дойдат като инвестиция от консорциумите, които стоят зад изграждането на центровете. След амортизацията на този актив суперкомпютрите ще бъдат прехвърлени на консорциумите за извеждането им от експлоатация или друг вид употреба. Има възможност това да стане и преди пълното им обезценяване, но в този случай ще трябва да се възстановяват средства към европейското предприятие.

Извън трите pre exascale суперкомпютъра с финансиране от EuroHPC ще бъдат закупени още 5 машини от ниво petascale (10 на 15 степен операции с плаваща запетая в секунда). Те ще са разположени в Люксембург, Португалия, Чехия, Словения и България. Тук моделът на собствеността е различен. Европейското предприятие и приемащата страна ще са съсобственици, като делът на еврофинансиране ще е до 35% от цената на придобиване на техниката. Не се предвижда покриване на разходите по експлоатация. Делът на съсобственост на европейското предприятие е равен на дела, с който то е финансирало закупуването на суперкомпютъра. И тук се предвижда прехвърляне на собствеността след обезценяване на актива. Изграждането на тази мрежа ще е огромна крачка напред за ЕС спрямо сегашната конюнктура, изтъкват специалистите.

Колко ще струва инвестицията и как се осигурява финансирането?

Схемата за финансиране на инициативата за  развитието на високопроизводителни изчислителни технологии на европейско ниво включва три колони - финансов ресурс от бюджета на ЕС, принос от страните участнички в предприятието и принос от частните асоциации, одобрени като членове на предприятието. По програма "Хоризонт 2020" ще бъдат осигурени 386 млн. евро, други 100 млн. евро ще дойдат от инструмента "Свързана Европа". Срещу тези 486 млн. евро принос от европейския бюджет стои равен принос от 486 млн. евро от участващите страни в предприятието. От частните асоциации, включени в управлението на предприятието - European Technology Platform for High-Performance Computing (ETP4HPC) Association и Big Data Value Association, се очаква частен принос в размер на 422 млн. евро. Само малка част от това финансиране ще отиде за закупуването и експлоатационните разходи на самите суперкомпютри. Извън осигуряването на тази инфраструктура основна цел на европейското предприятие е да канализира финансирането на съпътстващи изследователски и иновационни проекти в същата сфера, така че да се развие съпътстващ хардуер и софтуер и да се да се повиши капацитетът и на академичните среди, и на фирмите за приложение на тези технологии. Всъщност бюджетът за грантове за изследователски и иновационни проекти през 2019 г. е по-голям от този за обществените поръчки за закупуване на самите компютри. До края на 2019 година EuroHPC планира бюджет от 40 млн. евро за стартиране на обществените поръчки за закупуване на поне два petascale суперкомпютъра и два exascale суперкомпютъра. За сравнение - за грантово финансиране на проекти са заложени над 156 млн. евро. Основна част от финансирането - 90 млн. евро, ще отиде за проекти за разработване на приложения, 26 млн. евро е финансирането за проекти за изграждане на капацитет, включително за финансиране на национални центрове за компетентност в областта на HPC и за изграждане на капацитет сред фирмите. През 2020 г. картината е обратна - основните разходи ще са за инфраструктура - 255 млн. евро, за проекти са заложени 25 млн. евро. В бюджета на ЕС за следващия програмен период са заложени 2.7 милиарда евро за развитие на суперкомпютърните изчисления.

На този фон вече бе съобщено, че българският суперкомпютър ще струва 18 млн. евро.

Българският проект ще се изпълнява от консорциум с 4 участника - "София тех парк", "Национален център за суперкомпютърни приложения" (СУ, ТУ-София, МУ-София, Институт по информационни и комуникационни технологии – БАН, Институт по механика – БАН, Институт по молекулярна биология – БАН), "Рила Солюшънс" АД и Стратегически център за изкуствен интелект. Очаква се системата да е изградена след средата на 2020 г., като според проектното предложение цената за придобиване на самата техника ще е 12.3 млн. евро - 8 млн. евро българско съфинансиране, до 4.3 млн. евро (35% от общата цена) ще бъде ангажиментът на ЕС. Извън това българската страна трябва да поеме оперативните разходи по системата, които за първия петгодишен период по сметки на консорциума ще възлязат на 4.7 млн. евро.

Как ще се ползват суперкомпютрите и какво ще получим от тях?

Безвъзмездното европейско финансиране върви ръка за ръка със запазени права върху използването на суперкомпютрите. За Европейския съюз ще бъде гарантиран до 50% времеви достъп до инфраструктурата при pre exascale машините и до 35% достъп при petascale системите. Този времеви ресурс ще се ползва безплатно при изпълнение на изследователски и развойни проекти с публично финансиране, като разпределянето му ще става след независима оценка на получените предложения по отделните колове за изразяване на интерес. До 20% от тази европейска квота ще може да се предоставя комерсиално на заинтересовани индустрии, като таксите за платено използване на инфраструктурата ще бъдат определени от EuroHPC. Останалият времеви ресурс се предоставя за управление на участващите страни, като и тук моделът е сходен - може да се заложи и комерсиален елемент, но акцентът трябва да е върху осигуряването на възможности за изпълнение на публично финансирани проекти. Тепърва ще се работи по условията за достъп до системите, уточниха от икономическото министерство. Специалистите коментират, че не приходите от отдаване под наем на техниката са ключови, колкото възможността при изпълнението на подобни проекти развойната дейност на индустриите да мине на съвсем различно ниво. Тук възниква въпросът доколко българската наука и фирми имат капацитет да развиват такива проекти.

Според сегашните класации бъдещият суперкомпютър в България би попаднал на 40-о място в света с планирана производителност 4 Pflops, сочи анализът на еврокомисаря по цифрова икономика и цифрово общество Мария Габриел.  Тези технологии обаче не идват на гола поляна. Най-мощната машина у нас в момента - "Авитохол", функционира към Института по информационни и комуникационни технологии към БАН и може да изпълнява почти една петафлоп операции в секунда. Според проф. Светозар Маргенов, бивш шеф на института "Авитохол", е натоварен 24 часа в деня, седем дни в седмицата. Институтът към БАН изпълнява в консорциум с други институти и университети мащабен проект по оперативна програма "Наука и образование за интелигентен растеж" именно за изграждане на Център за иновативни пресмятания (с обща стойност 29 355 861 лв.), като по проекта е планирано добиване на нов свръхмощен компютър след изчерпването на ефективността на "Авитохол". Очаква се новата машина на БАН да бъде закупена през 2021 г. Според Маргенов обаче инвестициите не се бият, защото става въпрос за дейност и машини на съвсем различни нива. "В момента по инициативата EuroHPC се изгражда мрежа от европейски центрове за високопроизводителни изчислителни технологии. Това не са просто по-големи национални центрове, това е мрежа от регионални центрове, които ще покриват нуждите на няколко държави", коментира Маргенов. Според него всяко ниво в тази пирамида има различна роля. "Ако анализирате картата с останалите 4 локации с petascale суперкомпютри, ще установите, че бъдещият български суперкомпютър ще трябва да поеме отговорности за региона от Австрия насам. Мощни компютри има в момента и в Румъния, и в Гърция, но регионалният център ще е в България", коментира Маргенов. Той очаква новата европейска инфраструктура в областта на високопроизводителните изчисления да се ползва, защото в момента 2/3 от най-мощните машини са в САЩ и Китай.

Друг е въпросът обаче доколко българската наука и индустрия ще има капацитет да започне да работи на това ниво.

"С новия суперкомпютър България ще стане регионален център, ние работим по изграждането на национален център, но надолу по пирамидата във всеки по-сериозен университет следва да се работи по изграждане на високопроизводителни кластъри, ако искаме да развиваме капацитет", изтъква Маргенов. Според него, за да се случи това, е необходимо осигуряването на национално финансиране за научни проекти в тази област и задвижването на регионални проекти, които да могат да получат финансиране от EuroHPC. "Германия, където се работи по следващото exascale ниво, започна да финансира проекти за развиване на капацитет с 10 години аванс", изтъква Маргенов. Според специалиста това е пътят фирмите да се превърнат в глобални играчи и да се откъснат от изпълнението на единствено съпътстващи дейности. 6 фирми вече са заявили интерес към използването на бъдещия компютър в БАН. "Разходите за създаване на компетентност всъщност са много по-сериозни от разходите за самата машина. Но други страни вече отчитат сериозни успехи. Заводите на "Шкода" например успяха да създадат собствен суперкомпютърен център", дава пример Магренов. 

Към момента остава под въпрос доколко "София тех парк"  и останалите участници в консорциума ще успеят да се справят с предизвикателството да осигурят необходимите специалисти и да се възползват в пълна степен от потенциала, който новата техника ще даде. От икономическото министерство признават, че мащабът на проекта изисква мобилизиране на най-добрите специалисти в областта на HPC и Big Data. Лабораторията по високопроизводителни изчисления в "София тех парк" има натрупан опит в експлоатацията на мощния NESTUM cluster, който работи от 2016 г., но тази машина ще работи независимо от бъдещия суперкомпютър. Друг суперкомпютър у нас - Blue gene, вече е  изведен от експлоатация. "Тази техника остарява бързо, не е енергийно ефективно да се експлоатира след определен период. Не е ефективно и от гледна точка на поддръжка", коментира Маргенов. За сравнение само сметката за ток на "Авитохол" в БАН е над 100 хил. лв. годишно.

САЩ и Китай са световните лидери

Последната актуализация на класацията за водещите 500 суперкомпютъра в света бе обявена преди броени дни. Според организаторите на ранкинга това издание е историческо, защото за пръв път всички 500 системи, попаднали на първите позиции, осигуряват минимум 1 петафлоп производителност. С 219 попадения топ 500 Китай е абсолютният лидер по брой високопроизводителни системи. САЩ е на втора позиция със 116 системи. Това изоставане е сериозно само на пръв поглед - повечето системи на САЩ са на челни позиции в списъка и щатите водят по общ капацитет за високопроизводителни изчисления в света. Япония е трета с 29 системи в класацията, следвана от Франция с 19 суперкомпютъра, Великобритания с 18 и Германия с 14. Китай доминира и при търговците на такива системи, лидер е Lenovo със 173 системи, следван от Inspur със 71 и Sugon с 63. Eдинственият базиран в Европа търговец Bull е с 21 системи.