A közös nevezőtől a szinergiáig Beszámoló az első HPC User Fórumról

2021 november végén, a pandémiás helyzetre való tekintettel, az online térben került megrendezésre az első HPC User Forum, ami kiváló alkalmat biztosított a felhasználói és üzemeltetői tapasztalatok megosztására, a vélemények ütköztetésére és az elképzelések felvázolására a magyar HPC-közösségben. Az üzemeltetők, a HPC-szakértők és a felhasználók részvételével lezajlott, egész napos esemény rengeteg tanulsággal szolgált, jelentősen hozzájárult a közösség összekovácsoláshoz.

Spontaneitástól a szervezettségig
A több mint húsz éve beüzemelt első magyar szuperszámítógép egyszerre volt egy „ugrás az ismeretlenbe” és felzárkózás a világ tudományos élvonalához. Mint mindenütt, nálunk is az akadémiai szektor képviselői, tudósok és kutatók váltak felhasználóvá, eredményeikkel rövid időn belül bebizonyítva, hogy a szuperszámítógép nem pusztán hasznos, hanem egyre inkább nélkülözhetetlenné váló eszköz. Az akadémikusok nem csak az üzemeltetőkkel, hanem egymással is rendszeresen konzultáltak a tapasztalataikról, ötletekkel, tanácsokkal segítve egymást. Arra is volt több példa, hogy a szuperszámítógépet érintő kérdések miatt ismerték meg egymást kutatók, és ebből közös projekt született. Így vált egyre erősebbé az igény a rendszeres és formális kapcsolattartásra, a tudásmegosztás új, magasabb szintjére.
Felismerve ezt az elvárást, a KIFÜ 2020-ban létrehozta a HPC Kompetencia Központot (HPC KK), amit Mohácsi László, a központ vezetője mutatott be a fórum hallgatóinak. A legfontosabb feladatként a felhasználók támogatását jelölte meg, amit részletesen is kifejtett, kihangsúlyozva, hogy ezen a téren a legmagasabb szint, az egyedi igényeknek megfelelő, „testre szabott” algoritmusok fejlesztése és -implementálása a cél. Ezután a HPC-kultúra terjesztésének lépéseit vázolta fel, a felsőoktatási intézményekkel kötött együttműködési megállapodásoktól kezdve, a képzések, tréningek szervezésén át a tananyagfejlesztésig, majd a kkv-szektor eléréséről is beszélt. Elmondta, hogy a HPC KK szakértőinek egyöntetű véleménye az, hogy a szuperszámítógép piaci, ipari hasznosításának lehetősége és jelentősége megköveteli a HPC beillesztését az egyetemi képzésekbe, amelyet a központ egy ösztöndíjprogrammal kíván támogatni. Végül beszámolt a Kompetencia Központ erős nemzetközi beágyazottságáról, melyet többet között a KIFÜ PRACE, EuroHPC és EuroCC tagsága fémjelez. Ezek a kezdeményezések Európa versenyképességét hivatottak biztosítani a két nagy vetélytárs, az USA és Kína által dominált területen.

Tízszeres teljesítménnyel a jövőbe
A második előadásban, Kiss Zoltán HPC-szakértő a magyar szuperszámítógép-fejlesztés aktuális helyzetéről számolt be. Az eddigi összesített kapacitások tízszeresét biztosító, 5 petaflops teljesítményű Komondor elhelyezéséhez szükséges, teljesen új környezeti infrastruktúra kialakítása kapcsán szó esett az energiahatékonyságról is: a 90%-ban szabad levegővel hűthető szuperszámítógépnél Magyarországon elsőként alkalmaznak melegvízhűtést, ami 32°C-os víz kompresszor nélküli keringetésével tartja optimális üzemi hőmérsékleten a 70°C felett működő alkatrészeket. Az 1,3 megawattos betáplálás (ami egy kisváros energiaigénye), illetve az akkumulátor- és aggregátorkapacitások fejlesztése mellett, az akusztikai kihívások is jól jellemzik a projekt komplexitását.
A piacvezető HPE által gyártott Cray Ex nagy teljesítménysűrűségű rendszer ismertetése során a gyakorlati kérdések kerültek fókuszba. A tervezett konténeres futtatókörnyezet szintén nagy előrelépés lesz, azoknak is közelebb kívánja hozni a szuperszámítógépet, akiknek kihívás annak használata. Ennek kapcsán elhangzott, hogy a Kompetencia Központ pilot projekteket indít, hogy az aktív felhasználók közreműködésével, a tőlük kapott visszajelzésekre építve adjon választ a felhasználói igényekre.

Felhasználói beszámolók ismertetése
A felhasználói beszámolókat összegző dr. Fekete Attila, a KIFÜ HPC-szakértője arról tájékoztatta a fórumot, hogy az éves szinten 100 aktív, jellemzően multidiszciplináris felhasználói projektből 242 közlemény született, az impakt faktor pedig 462 lett. A statisztikákból kiderült, hogy továbbra is az akadémiai szektor jár élen a szuperszámítástechnikai kapacitások kihasználásában, mindamellett a projektek 7%-a ipari együttműködés keretében valósult meg, ami kiváló referencia a kkv-szektor képviselői számára. Figyelemre méltó adat, hogy a felhasználók 30%-a rendelkezik legalább 10 éves HPC alkalmazói tapasztalattal, és alig 10%-ot tesznek ki azok, akik az elmúlt évben vették igénybe először a szuperszámítógép-kapacitásokat. Hazai és nemzetközi szinten kiemelkedőnek számító teljesítményről a felhasználók 46, illetve 25%-a számolt be, és a siker fokmérőjének tekinthető az is, hogy 80%-uk igényelne még több erőforrást. Szóba kerültek a projektbeszámolók terén jelentkező hiányosságok is, amit egy új, gyors adminisztrációs felület, és ott jelentősen redukált tartalom fog orvosolni. A fejlesztésekhez elengedhetetlenül szükséges információk – éves beszámoló, kutatási tervek és a publikációs lista, amit csak exportálni kell – rendelkezésre bocsátása a jövőben a hozzáférés feltétele lesz.

Várható szoftverek az új infrastruktúrán
A Komondoron futtatható, licenc beszerzését igénylő szoftverek részletes listáját Tamás István, a HPC KK informatikusa mutatta be. Az azonnal érkező kérdések jelezték, hogy a hallgatóság számára rendkívül fontos ez a téma. Gyakorlatilag mindegyik szoftver felkeltette egy vagy több résztvevő érdeklődését, akár mérnöki, akár molekuladinamikai szimulációkhoz kifejlesztett, akár kvantumkémiai programcsomag került sorra. Az a hír pedig, hogy a felhasználói igények rendszeres felmérése során bárki jelezheti, hogy melyik szoftvert vagy kiegészítőt tartaná kifejezetten hasznosnak, egyöntetűen nagy sikert aratva rögtön elindított egy élénk párbeszédet. A 2023-ban esedékes új, nagy szoftverbeszerzés során már meg is valósulhatnak ezek az elképzelések, ami a korlátozott költségvetési keretekhez szokott akadémikusok számára rendkívül kellemes meglepetés volt. Felmerült , hogy az elérhető szabad szoftverekről is jó lenne többet tudni, de az erről szóló tájékoztatáson már javában dolgoznak a KK munkatársai. A záporozó kérdésekre adott válaszokból kiderült, hogy a nemsokára elkészülő Komondorra bárki hozhatja a saját licencét, és bárki telepíthet nyílt forráskódú szoftvert is.

HPC- a legkisebb közös nevező
A kerekasztal-beszélgetés, amelyen főként a HPC KK külső HPC szakértői vettek részt. dr. Juhász Zoltán (Pannon Egyetem), felvetése indította el. A többféle érintett szereplő – végfelhasználók, üzemeltetők, finanszírozók, ipari, versenypiaci érdeklődők, egyetemek – számára a szuperszámítógép a közös nevező, a kérdés pedig az, hogy kinek mire van szüksége, a világszínvonalú munkához hogyan járul hozzá a HPC? Nehezen, mivel a képzett informatikai szakemberek nem ezen a területen helyezkednek el, a természettudományok művelői pedig hiányolják őket, hangzott el rögtön a válasz. A megoldási lehetőségek egyikét dr. Szőri Milán (ME), vázolta fel; a hallgatóknak alanyi jogon járó hozzáférést, hiszen a fizikusok, biológusok, vegyészek már ma sem nélkülözhetik a programozási ismereteket és tapasztalatokat. Teljes volt az egyetértés akkor is, amikor dr. Hegedűs Tamás (SOTE) rámutatott arra, hogy a versenypiac elszívó hatása nagyon érzékelhető, ezért kormányzati szándék kell ahhoz, hogy kiváló informatikusok hosszú távú karriert építhessenek ezen a területen. dr. Szeberényi Imre (BME) felvetette, hogy a versenypiaci, ipari felhasználóknak nagy segítség lenne egy „next-next-finish” jellegű kezelőfelület, majd a vita átterelődött a jelenlegi felhasználók igényeire. Többen jelezték, hogy nem tudják hatékonyan használni a szuperszámítógépet, örömmel vennének részt egy erről szóló tréningen. Az egy-egy tudományterülethez kapcsolódó konzultációs fórum gondolatát mindenki támogatta, a benchmark példák mintaként való elkészítésének lehetőségét pedig a Kompetencia Központ szakértői fogják megvizsgálni.

Use cases-HPC felhasználói előadások
A délutáni program során a különböző tudományterületek képviselői adtak számot a szuperszámítógépen végzett kutatásaikról, és válaszoltak a felmerülő kérdésekre. Dr. Hetényi Csaba (PTE ÁOK) célpontgyógyszer-kölcsönhatások számításáról számolt be, majd dr. Gróza Márton (Karman-Mechanics Kft.) és Ady László (NextTechnologies Kft.) vázolta fel a mérnöki szimulációs problémák HPC-alapú megoldásából kiindulva az ipari alkalmazás során felmerülő, a versenypiac sajátosságaiból adódó dilemmákat. Őket dr. Kaján Győző (ÁTKI) követte, aki a vírusevolúciós kutatásaihoz gyakran alkalmaz törzsfarekonstrukciókat, majd Fehér István (Xdroid), aki a hangfeldolgozás szempontjaiba és versenypiaci alkalmazásába avatta be a hallgatóságot. Dr. Légrády Dávid (BME Nukleáris Technikai Intézet) reaktordinamikai elemzésekkel támogatta a hazai atomenergia-termelést, aminek különleges jelentőséget ad, hogy az atomerőmű biztonságáról van szó. Dr. Pálhalmi János (DataSenseLabs Kft.) bioszenzorokról és bioinformatikai algoritmusok fejlesztéséről tartott előadást, őt pedig Nagy Nikoletta (DE) követte, aki a nagyfejű csajkó génexpressziójának vizsgálatához használt szuperszámítógépet. Mihalik Béla (IDEAS Science Kft.) a levegőben terjedő részecskék és biológiai ágensek holografikus vetületeinek szimulációjáról, optikai detekciós rendszer tervezéséről, Hidvégi Norbert (DE) pedig a lencse teljes genomjának megismeréséről, a növénynemesítési munka felgyorsításáról számolt be. Ezt követően Thiering Gergő (Wigner) a qubitek megvalósításán dolgozó kutató ismertette eredményeit, majd dr. Wacha András (ELKH) vázolta fel az újgenerációs antibiotikumként hasznosítható béta-peptidekkel kapcsolatos kutatásait. dr. Jónás Dávid (ELTE) az öregedés genetikai hátterének vizsgálatával, valamint agyszöveti génexpressziós mintázatok evolúciós összehasonlításával, Szántó Géza(DE) pedig fém nanorészecskék optikai tulajdonságainak szimulációjára használja a szuperszámítógép kapacitásait. Végül dr. Oláh Julianna (BME) mutatta be az energiahatékony ammónia-előállítást célzó, a természet megoldásait lemásoló kutatásait. Az előadások után felmerülő gyors kérdésekből és válaszokból jól látszott, hogy az egymás munkája iránti érdeklődés kölcsönös, és a kutatók, felhasználók sokkal több ponton kapcsolódhatnak egymáshoz, mint azt sejtették.

Inspiratív tudásmegosztás
Az első HPC User Forum legfontosabb tanulsága az, hogy a Kompetencia Központ új távlatokat nyitott meg az érdekeltek előtt, felismerve azt, hogy a hardver és a szoftver mellett a HPC-kultúra megteremtése is elengedhetetlenül fontos a szuperszámítógép hatékony felhasználásához. Az, hogy a Komondor építésével párhuzamosan már – a felhasználóktól, üzemeltetőktől kezdve a szakértőkön és versenypiaci szereplőkön át a finanszírozóig mindenkit bevonó – közösség is sikeresen formálódik, egyértelmű visszaigazolása annak, hogy a magyar szuperszámítástechnika jó irányba fejlődik.