Danske universiteter klar med fire nye supercomputer-centre
Supercomputere skal ikke længere være forbeholdt et snævert felt af naturvidenskabelige forskningsfelter. Sådan lyder det fra de danske universiteter, som netop har underskrevet en ny tre-årig aftale om drift af fire forskellige typer supercomputere, også kendt som High Performance Computing(HPC).
»Vi har med aftalerne taget et stort og vigtigt skridt i etableringen af et nationalt samarbejde på tværs af universiteterne, der vil give alle forskere og studerende ved de danske universiteter adgang til moderne digital forskningsinfrastruktur«, siger DeiCs bestyrelsesformand John Renner Hansen i en pressemeddelelse. Deic koordinerer den nationale digitale forskningsinfrastruktur som paraplyorganisation for de danske universiteter.
Konkret bliver der etableret fire forskellige computerarkitekturer, som kan løse forskellige forskningsopgaver, ligesom der skal bygges et system, der binder alle ressourcerne sammen via en national platform, så den enkelte forsker lettere får adgang til ressourcerne.
Læs også: Dansk forskning foran spring i regnekraft
I de seneste år har behovet for brug af supercomputere ændret sig markant, blandt andet fordi adgangen til nye, store og komplekse datamængder er vokset markant. Sidste år kunne Ingeniøren fortælle hvordan brugen af supercomputere er femdoblet på de danske universiteter over syv år. Det skyldes blandt andet, at nye forskningsområder har taget supercomputere i brug.
Den voksende anvendelse af supercomputere fik regeringen og universiteterne til at gå sammen om at udarbejde ny strategi på området, som blev færdig i slutningen af 2018, og det er dele af den strategi, der nu bliver udmøntet med de fire nye nationale supercomputercentre.
Type 1 Type 2 Type 3 Type 4 Kilde: DeicNye nationale HPC-anlæg
Interactive HPC, er en ny anlægstype, som er tænkt som introduktion til supercomputere. Det er her forskere går hen, når deres egen bærbare eller desktopcomputer er utilstrækkelig på grund af mangel på regnekraft, lagerplads eller hukommelse, ligesom studerende vil få mulighed for at programmere på HPC-anlæg.
Anlægget drives af Syddansk Universitet, Aalborg Universitet og Aarhus Universitet. Den fysiske computerinstallation vil være placeret i Odense og i Aalborg. Syddansk Universitet vil primært have fokus på opbygning af en CPU-baseret løsning, hvor Aalborg Universitet primært har fokus på en GPU-baseret løsning. Aalborg Universitet har bl.a. installeret tre ekstremt kraftige GPU-baserede løsninger (NVIDIA DGX-2) med i alt 48 GPU’er med tilsammen ca. 250.000 CUDA-kerner og ca. 30.000 Tensor-kerner.
Throughput HPC er en maskintype med et stort antal kerner, der kan køre mange samtidige beregninger i et job, og som er beregnet til håndtering af store mængder af data. Anlæg af denne type bruges i dag særligt inden for sundhedsvidenskab, life science, kemi, fysik og bioinformatik. Bag driften står Aarhus Universitet, Danmarks Tekniske Universitet og Københavns Universitet. Ressourcerne leveres af Computerome 2, der p.t er den største danske supercomputer, som ejes i fællesskab af DTU og KU, ligesom der kan trækkes på regnekraft på GenomeDK på Aarhus Universitet, og af Sophia, som drives af DTU.
Large Memory HPC, er en anlægstype, som egner sig til beregningsproblemer med relativt få CPU-kerner og store mængder hukommelse, som kan tilgås fra alle kerner. Disse anlægstyper bruges traditionelt på tværs af mange discipliner som fysik, bio-science, simuleringer inden for det tekniske område, molekylær dynamik, kemi og vejrprognose.
Type 3-anlægget bliver drevet af Syddansk Universitet. Anlægget forventes at kunne tages i brug 1. marts 2021.
Accelerated HPC & Capability HPC er en anlægstype hvis primære beregningskapacitet kommer fra acceleratorer af forskellig slags. Det primære formål med etablering af Type 4-computeren er at give mulighed for at teste alternative acceleratorløsninger og forske i anvendelse af fremtidens HPC-teknologier for både hardware og software.
Systemet er ikke som sådan et produktionsanlæg, men mere et eksperimenterende laboratorium for supercomputere. Type 4 anlægget forventes klar til drift i slutningen af 2021. Anlægget udvikles og vil blive drevet af Københavns Universitet. Bag projektet er et samarbejde mellem ITU, RUC og KU.
»Inden for samfundsvidenskab og de humanistiske fag har man sjældent anvendt de traditionelle supercomputere til forskning. Det kommer til at ændre sig nu, fordi vores nye supercomputer er langt mere enkel at gå til,« siger Claudio Pica, der er professor ved Institut for Matematik og Datalogi på Syddansk Universitet og direktør for universitetets eScience Center og fortsætter:
»Samtidig forventer vi, at supercomputere vil blive brugt i et helt andet omfang end tidligere inden for alt fra præcisions- og biomedicin til kunstig intelligens og grøn energi, hvis blot vi skal nævne nogle få områder.«
En af de forskere som håber at bruge supercomputerne er Zhiru Sun, adjunkt på Syddansk Universitet. Hendes forskning bevæger sig på tværs af humaniora, læringsteknologi og data science.
»På den ene side kan HPC accelerere analyser af store mængder data. I forbindelse med et af mine forskningsprojekter, der handler om digital læring under den nuværende pandemi, forudser jeg, at jeg kommer til at indhente store mængder data om elevers digitale læringsadfærd. Det er min opfattelse, at HPC vil gøre dataanalyse-processen meget hurtigere. På den anden side gør HPC det muligt at analysere store mængder af ustrukturerede data så som tekst, billede, lyd og videodata, hvilket er den mest almindelige form for data for forskning inden for humaniora.«
Frem til i dag har der været tre nationale HPC-anlæg i Danmark, Computerome 2 på DTU, Abacus på SDU og en mindre på det kongelige bibliotek i Aarhus, samt en række supercomputere på de enkelte universiteter.
Læs også: Danske forskere har femdoblet brugen af supercomputere
Fra nybegynder til avancerede eksperimenter
Netop mangel på kompetencer og kendskab til programmering af software til supercomputere har begrænset brugen af supercomputere til få forskningsområder. Det håber Deic at der bliver ændret på med de nye supercomputercentre.
»Det samlede landskab og de teknologisk valg vil tilbyde et bredt spektrum af muligheder for forskerne, men også øge den tekniske kompetence på området. Vi vil lægge vægt på samarbejde og vidensdeling mellem de forskellige anlæg og vores internationale samarbejdspartnere, så vi samlet set opnår den viden, der gør os klar til den teknologiske fremtid til fordel for forskningen,«
vurderer Eske Christiansen, der er HPC-chef i DeiC.
DeiC varetager rollen som koordinator mellem de forskellige HPC-anlæg. Udover de fire nye nationale supercomputeranlæg skal der oven på dem bygges en samlet online-platform, der skal give forskerne enkel og sikker adgang til de fire computertyper, samt styre ressourcerne på de enkelte anlæg. De nye supercomputere skal groft sagt kunne bruges som en service uden at forskere fysisk skal bevæge sig ud til supercomputer-anlæggene.
Danmark deltager også i det internationale supercomputer-projekt, der hedder LUMI (Large Unified Modern Infrastructure). Projektet er et samarbejde mellem ti lande om en af verdens kraftigste supercomputere, der skal placeres i Finland. Adgangen til den danske del af LUMI vil blive håndteret på samme måde som adgangen til anlæggene i Danmark.
Læs også: 552 petaflops: Dansk supercomputer blandt verdens største
Usikker finansiering
Investeringen i den nye digitale forskningsinfrastruktur er en fælles satsning mellem universiteterne og Uddannelses- og Forskningsministeriet, med udgangspunkt i ”Strategi for Nationalt Samarbejde om Digital Forskningsinfrastruktur”, der udkom i december 2018.
Universiteterne og Uddannelses- og Forskningsministeriet finansierer halvdelen af satsningen hver, og midlerne for 2021 er netop blevet sikret med tildelingen af 15,3 mio. kr. fra forskningsreserven til DeiC.
I strategien fra 2018 skitseres tre scenarier for udviklingen af supercomputere i Danmark.
Det første scenarie er en videreførelse af status quo, det andet scenarie er status quo, plus en opgradering af data management-siden på 30 millioner kroner, mens scenarie tre er en fuld udrulning af de ambitioner som strategien præsenterer. Den fulde udrulning vil kræve en ekstra finansiering, udover de omkring 70 millioner kroner som der i dag bruges på supercomputere og digital forskningsinfrastruktur, hvilket svarer til mellem 75-125 millioner kroner ekstra til primært drift og konsolidering af nuværende nationale HPC-anlæg og international deltagelse.
Der er altså et stykke fra strategiens anslåede finansiering og så den faktiske finansiering af de fire nye supercomputercentre. Samtidig dækker finansieringen fra Uddannelses- og Forskningsministeriet kun for 2021, hvilket efterlader et hul i finansieringen for 2022 og 2023, som Deic håber kan hentes via nye midler fra forskningsreserven, som uddeles hvert år i forbindelse med finansloven.
