S Vítem Vondrákem o chystaných novinkách v Národním superpočítačovém centru IT4Innovations
IT4Innovations plánuje obměnu superpočítačů. Jaké jsou hlavní důvody pro jejich výměnu?
Obměna malého a velkého výpočetního clusteru – superpočítačů Barbora a Karolina – je plánována na roky 2025 a 2026. Barbora, kterou jsme spustili v roce 2019 jako nástupce prvního ostravského superpočítače Anselm, po pěti letech dosahuje konce své aktivní služby. Stejně tak to platí i pro Karolinu, která byla uvedena do provozu v roce 2021. Po této době, pěti až šesti letech, už totiž superpočítače nevyhovují nejen z hlediska výkonu, ale také z hlediska provozní efektivity jako je vysoká energetická náročnost, vyšší náklady na zajištění servisu, a problematicky jsou dostupné náhradní díly. Aktuálně jsme již zahájili výběrové řízení na nástupce Barbory, tedy nový malý výpočetní cluster.
Z jakých zdrojů bude financována modernizace superpočítačů?
Financování je zajištěno prostřednictvím velké výzkumné infrastruktury e-INFRA CZ, která je jedinou svého druhu v ČR. Rozpočet přesahuje 400 milionů korun a zahrnuje také modernizaci datového sálu, který po 10 letech provozu potřebuje vylepšení v oblasti chlazení a napájení pro nové systémy. Potřebujeme připravit datový sál tak, abychom mohli bez problémů provozovat výpočetní a datovou infrastrukturu plánovanou na následujících deset let.
Je v datovém sále IT4Innovations pro nové superpočítače místo?
Ano, místo máme. V srpnu 2024 náš datový sál opustil superpočítač Salomon, který svou poslední úlohu dokončil už v roce 2021. Jeho vyřazení z majetku univerzity bylo administrativně velmi složité, vzhledem k tomu, že pořízení Salomona stálo 270 milionů korun. Nakonec si ho odvezla nizozemská firma, která ho vyhrála v tendru, což nám uvolnilo prostor pro budoucí systémy.
Jaké jsou plány s nástupci Barbory a Karoliny?
Nástupce Barbory by se měl zaměřit na skupinu uživatelů, která se zaměřuje více na výpočty s požadavky na větší paměťovou propustnost než na výpočty s vysokou aritmetickou intenzitou. V případě nástupce Karoliny se chceme více zaměřit na podporu aplikací v oblasti umělé inteligence, protože tato část Karoliny je využívaná víc, než jsme aktuálně schopni pokrýt. Je to dáno rostoucí poptávkou po výpočetních zdrojích, které využívají výkonné grafické karty, nejen klasické procesory.
Kromě superpočítačů v IT4Innovations může česká vědecká komunita využívat i superpočítač LUMI ve Finsku. Bude LUMI také nahrazen novým superpočítačem?
Ano, čeští výzkumníci mají přístup k části výpočetní kapacity evropského superpočítače LUMI, v současnosti nejvýkonnějšího evropského superpočítače umístěného ve finském Kajaani. Díky našemu členství v konsorciu LUMI máme k dispozici výpočetní výkon odpovídající dalšímu superpočítači Karolina a to zejména díky části LUMI-G, která disponuje výkonnými grafickými kartami. Diskuse o pořízení nástupce LUMI už probíhají a očekáváme, že jeho nová architektura se bude ještě více orientovat na potřeby výpočtů v oblasti umělé inteligence. Plánujeme, že nový systém bude uveden do provozu v roce 2027, přičemž náklady na jeho pořízení se odhadují minimálně na 300 milionů eur. Finská vláda už přislíbila podporu ve výši 250 milionů eur, Česká republika přispěje 5 až 15 miliony eur.
Další prostředky poskytne Evropská komise a další členové konsorcia. IT4Innovations chystá instalaci prvního kvantového počítače v České republice. Můžete k tomu říci více?
Instalace prvního kvantového počítače v České republice je významnou novinkou. Cesta k podpisu smlouvy s dodavatelem kvantového počítače byla delší, než jsme si mysleli. Souviselo to s procedurami na evropské úrovni. Smlouva mezi dodavatelem IQM Quantum Computers a EuroHPC JU, který se z 50 % podílí na financování, byla podepsána v září 2024. Samotný kvantový počítač by měl být dle této smlouvy dodán nejpozději do jednoho roku od jejího podpisu. Z naší strany jsme připraveni na to, aby se k nám kvantový počítač přivezl a spustil do konce roku 2024. Jeden z požadavků je, aby byl kvantový počítač propojen s Karolinou, což umožní přístup ke kvantovému počítači skrze Karolinu, a zároveň podporu tzv. hybridních výpočtů, které kombinují kvantové a klasické výpočty. V tomto ohledu nás ale čeká ještě spousta práce.
Jaká technologie bude použita v kvantovém počítači konsorcia LUMI-Q?
Kvantový počítač LUMI-Q bude založen na supravodivých qubitech. Nabídne unikátní hvězdicovou topologii, která výrazně snižuje počet tzv. swap operací, což umožňuje provádění velmi složitých kvantových algoritmů. Systém bude zahrnovat 24 fyzických qubitů napojených na centrální rezonátor, což optimalizuje jeho výpočetní schopnosti.
Komu bude kvantový počítač LUMI-Q sloužit?
Kvantový počítač konsorcia LUMI-Q bude k dispozici širokému spektru evropských uživatelů, od vědeckých komunit až po průmysl a veřejný sektor. Čeští uživatelé by se měli dostat k významnému podílu jeho dostupné kapacity.
Co konkrétně kvantový počítač přinese?
Kvantový počítač představuje revoluční přístup k výpočtům a umožní řešit velmi složité problémy. Typickým příkladem jsou třeba výpočetně velmi složité optimalizační úlohy nebo kvantově mechanické výpočty. Za minuty či hodiny by mohl zvládnout najít řešení úloh, jejichž výpočetní složitost exponenciálně roste s počtem neznámých, a které klasický počítač není schopen v přijatelném časovém rozmezí vyřešit.
Jak konkrétně se IT4Innovations připravuje na příchod kvantového počítače a co to znamená pro budoucí výzkum?
V roce 2024 vznikla v IT4Innovations Laboratoř kvantových výpočtů, která se zaměřuje na vývoj nových algoritmů pro kvantové počítače, jejich aplikace v praxi, korekci kvantových chyb a výzkum v oblasti kvantových technologií, kryptografie, optimalizace a strojového učení. Tento vývoj je zásadní pro naši schopnost plně využít potenciál kvantových výpočtů a zajistit, že naše centrum bude na špičce technologického pokroku.