Tým z IT4Innovations vyhrál ocenění Nejlepší vědecký poster konference SC22 v americkém Dallasu

34. ročníku Mezinárodní konference pro HPC, sítě, úložiště a analýzy (SC), která proběhla ve dnech 13.–18. listopadu v texaském Dallasu (USA) v Kay Bailey Hutchinson Convention Center, se účastnilo téměř 12 tisíc profesionálů z oblasti HPC z celého světa. Motem konference bylo „HPC zrychluje“. Toto téma reflektuje rychle se měnící svět, nové a složitější výzvy, kterým nejen svět superpočítání čelí a práci týmů odborníků, kteří hledají řešení.

Konferenční program probíhal šest dní a zahrnoval přednášky, workshopy, diskuzní fóra či posterovou sekci. Cenu Nejlepší vědecký poster, která se uděluje na základě kvality výzkumu a kvality prezentace posteru, získal příspěvek naší kolegyně Markéty Hrabánkové a kolegů Ondřeje Mecy, Tomáše Brzobohatého, Lubomíra Říhy, Milana Jaroše a Petra Strakoše na téma „Toward Scalable Voxelization of Meshes with High Growth Rate“.

Našich kolegů Luboše Říhy (LŘ), Ondry Mecy (OM) a Markéty Hrabánkové (MH), kteří výzkumný poster na konferenci prezentovali, jsem se zeptali:

Markéto a Ondro, podělíte se s námi o dojmy z konference SC22?

MH: Tak velké konference jsem se účastnila poprvé a zaujalo mě, jak velké množství lidí je součástí takové konference a jak pestrý je program – mnoho workshopů, přednášek, tutoriálů ale i různá ocenění a výstavní část. Byla jsem příjemně překvapena, že byl velký zájem o posterovou sekci a mohli jsme tak představit náš výzkum.

OM: Jelikož jsem se této konference zúčastnil osobně poprvé, tak jsem byl překvapen množstvím lidí, kteří konferenci také navštívili. I přesto, že technický program probíhal v několika paralelních sekcích, tak na přednáškách byly desítky posluchačů. A také u našeho posteru bylo neustále rušno.

Můžete čtenářům přiblížit téma vítězného vědeckého posteru?

MH, OM: Poster se zabýval vizualizací vědeckých dat, a to konkrétně metodou volumetrického renderingu. Tato metoda je obzvláště přínosná pro vizualizaci výsledků CFD simulací, kde umožňuje jednoduché zobrazení například rychlostního pole nebo vírů uvnitř analyzovaného objemu. Nevýhodou volumetrického renderingu je jeho časová náročnost. Zpracování časové úlohy touto technikou trvá řádově hodiny, a to z důvodu, že běžně používané nástroje nedovedou efektivně využít dostupné výpočetní zdroje. Vytvořením algoritmu, který dovede práci vhodně přerozdělit, jsme čas zpracování výsledků zkrátili na desítky sekund.

Námi vytvořený algoritmus se skládá ze dvou kroků. Nejprve provedeme voxelizaci, tedy převod výsledků simulace z nestrukturované sítě do pravidelné mřížky. Voxelizovaná data poté načteme v Blenderu, kde lze v reálném čase měnit parametry vizualizace jako je nastavení barevné škály, průhlednosti nebo filtrace dat. Tento postup umožňuje nejen téměř okamžitou vizualizaci aktuálně spočtených výsledků, ale díky spojení s Blenderem také tvorbu vysoce kvalitních a vizuálně atraktivních výstupů pro prezentaci průmyslovým partnerům.

Lubomíre, po čtyřech letech a znovu v Dallasu se tobě a tvému týmu podařilo Cenu Nejlepší vědecký poster znovu vyhrát. Ve srovnání s konferencí SC v roce 2018, byla letošní konference, a především její posterová sekce, něčím odlišná? 

LŘ: Hlavním rozdílem na letošní konferenci byla speciální sekce přednášek věnovaná nominovaným na nejlepší postery. Zde jsme dostali další příležitost, jak zazářit před komisí. A myslím, že tuto šanci jsme dokázali využít hlavně díky tomu, jak dokonalou prezentaci plnou názorných vizualizací nám připravil Tomáš Brzobohatý. Toto nám po předávání cen potvrdila i samotná organizátorka posterové sekce a členka komise. S takovou prezentací už jen stačilo samotnou přednášku nezkazit, což se nakonec podařilo. 

Samotná posterová sekce probíhala podobně jako před čtyřmi lety, ale letos jsme výzkum prezentovali společně s dalšími autory. Zatímco Markéta odpovídala na nejvíce dotazů účastníků konference, na Ondru vyšel rozhovor s členy hodnotící komise.   

Jelikož jsme v Dallasu v roce 2018 i letos vyhráli cenu Nejlepší poster, nezbývá než doufat, že se konference zase brzy bude konat právě v tomto městě. Radost ze samotného ocenění navíc umocňuje i fakt, že Everything is bigger in Texas!, jak sami Texasané s oblibou říkají.

Velmi oblíbenou a hojně navštěvovanou součástí konference je její výstavní část, kde se letos představilo 361 vystavovatelů z řad výrobců hardwaru, univerzit i výzkumných organizací ze všech kontinentů zeměkoule. IT4Innovations se výstavy účastnilo taktéž a v rámci prezentace představilo mezinárodní projekty, na jejichž řešení se podílíme. 

Při příležitosti konání konference proběhlo i vyhlášení aktualizovaných žebříčků nejen nejrychlejších superpočítačů TOP500, ale také těch energeticky nejúčinnějších superpočítačů – Green500. Naše Karolina (její akcelerovaná část využívající grafické čipy Nvidia) se stále drží v první stovce žebříčku TOP500, a v Green500 jí patří 20. místo.

Žebříček TOP500 se sestavuje již 30. rokem a obsahuje seznam 500 nejvýkonnějších provozovatelem přihlášených superpočítačů na světě. TOP500 vznikl v roce 1993 a stal se z něj v hlavní zdroj informací pro analýzu trendů v oblasti HPC. Žebříček je tradičně zveřejňován dvakrát ročně, a to právě při příležitosti konání konference SC na americké půdě a ISC na evropském kontinentu.

Jubilejní 60. seznam TOP500 byl zveřejněn právě na konferenci SC22. Souhrnný teoretický výpočetní výkon letošního listopadového žebříčku je 7 541 PFlop/s. V seznamu přibylo 41 zcela nových systémů, 17 z nich je provozováno v Evropě.

Na prvním místě nejrychlejších výpočetních systémů světa je stále americký Frontier, druhé místo patří japonskému Fugaku a třetí finskému LUMI, na kterém počítají i čeští vědci a vědkyně, a to díky zapojení IT4Innovations v konsorciu LUMI. Půlrok tedy nepřinesl žádné změny v první trojce žebříčku TOP500.

Čtvrté místo žebříčku TOP500 nicméně obsadil zbrusu nový systém Leonardo instalovaný v italském superpočítačovém centru pro vědecký výzkum CINECA a spolufinancovaný EuroHPC JU, stejně jako Karolina v IT4Innovations.

Celkově ovládla žebříček počtem systémů Čína (162) se souhrnným teoretickým výpočetním výkonem 1132 PFlop/s. V těsném závěsu jsou Spojené státy americké se 127 systémy ale s téměř trojnásobným výpočetním výkonem než ty čínské (3216 PFlop/s). Z evropských států mají nejvíce systémů superpočítačové stálice Německo (34 s výkonem 331 PFlop/s), Francie (24 s výkonem 251 PFlop/s) a Velká Británie (15 s výkonem 92 PFlop/s).

V žebříčku TOP500 je také dostupná informace o segmentu, do kterého jednotlivé přihlášené superpočítače spadají. Jedná se o sféru akademickou, vládní, průmyslovou, výzkumnou, výrobce superpočítačů a ostatní (například telekomunikační operátoři a bankovní sektory). Z aktuálního žebříčku lze vyčíst, že se stále nejvíce teoretického výpočetního výkonu superpočítačů světa využívá pro výzkum (58 %) a průmysl (21 %). Nejvyšší počet superpočítačů (234) je dedikován průmyslovému využití a výzkumu (121).

Výkon výpočetních systémů provozovaných IT4Innovations (Karolina, Barbora a DGX-2), spadajících do akademického sektoru, je k dispozici českým vědeckým komunitám a průmyslovým podnikům nepřetržitě od roku 2013, kdy byl zprovozněn superpočítač Anselm. Poptávka po výpočetních zdrojích je rok od roku vyšší a každá další vyhlášená grantová soutěž potvrzuje, že vědecká komunita v České republice na výkonné superpočítače spoléhá a svou vědeckou práci na nich staví.