Superkomputery w biznesie – jak przyspieszają rozwój firmy?


Tworzenie cyfrowych bliźniaków, symulacje sejsmiczne wykorzystujące dane satelitarne, poszukiwanie nowych leków, czy badanie przepływu cieczy w procesie chłodzenia baterii to tylko niektóre dziedziny, w których wykorzystywane są superkomputery.
Jednak czy z komputera o dużej mocy obliczeniowej może skorzystać początkująca firma, która nie opracowała przełomowego rozwiązania budując np. rakiety kosmiczne, czy testując nowy silnik samochodowy? I czy to w ogóle ma sens?
Z tego artykułu dowiesz się:
|
Czym jest superkomputer?
Superkomputery, określane również jako infrastruktura HPC (High-Performance Computing), to systemy o ogromnej mocy, które pozwalają przetwarzać duże ilości danych i wykonywać złożone operacje w bardzo krótkim czasie. A czym superkomputer różni się od laptopa czy „peceta”? Wszystkie te urządzenia wspomagają procesy biznesowe i badania naukowe, jednak pod względem skali, wydajności, a także zużycia energii różnica jest ogromna. Superkomputery zajmują całe hale i pochłaniają znaczne ilości energii, a ich samodzielna budowa przekracza możliwości większości przedsiębiorstw.
Podstawową miarą wydajności superkomputera jest FLOPS (Floating Point Operations Per Second), określający liczbę operacji zmiennoprzecinkowych wykonywanych w ciągu jednej sekundy. Dla porównania: nowoczesna konsola do gier osiąga wydajność na poziomie 1 teraflopsa (10¹² operacji na sekundę), podczas gdy największe superkomputery operują już w eksaflopsach (10¹⁸ operacji na sekundę)*. Oznacza to, że zadanie, które na zwykłym komputerze trwałoby tygodnie, superkomputer może wykonać w kilka minut, wykorzystując tysiące procesorów ogólnego przeznaczenia CPU i procesorów graficznych GPU działających równolegle. Aby dorównać temu, co system komputerowy o mocy jednego eksaflopsa może zrobić w ciągu jednej sekundy, każda osoba na Ziemi musiałaby wykonywać obliczenia 24 godziny na dobę przez ponad 48 miesięcy.
*dla operacji na liczbach o podwójnej precyzji (64-bitowych)
Oprócz obliczania i przetwarzania ogromnej ilości danych HPC może być używane do symulacji i wizualizacji, np.:
- w modelowaniu pomieszczeń i urządzeń dla optymalnej jakości dźwięku,
- w wirtualnych testach systemów jazdy samochodem pod kątem bezpieczeństwa,
- w procesie projektowania indywidualnych ortez dla pacjentów,
- podczas sprawdzania zdolności wiązania związków leków.
Kiedy warto stosować HPC?
Zastosowanie High-Performance Computing jest tak szerokie, jak dziedziny, w których działają firmy. To rozwiązanie, które może być wykorzystywane na przykład do nauczenia modelu językowego rozpoznawania komórek nowotworowych u psów, zaprojektowania ultra lekkiej hulajnogi na podstawie komputerowego przetestowania wytrzymałości tworzywa lub wsparcia działań na rynku rolno-spożywczym, gdzie do predykcji cen potrzebne są dane w zakresie prognozowania pogody i symulacje dotyczące zmienności cen.
Tę wartość superkomputerów powinny docenić również firmy z sektora przemysłowego, które zamiast tworzyć kosztowne prototypy, mogą z olbrzymią dokładnością symulować, a także modyfikować ich zachowanie w różnych warunkach (wybór materiałów, wpływ warunków pogodowych, trwałość rozwiązań itp.), minimalizując ryzyko i wydatki związane z produkcją. Z kolei twórcy gier mogą skorzystać z mocy obliczeniowej na żądanie, aby weryfikować zachowania graczy lub analizować wskaźnik porzuceń bez konieczności inwestowania w kosztowną infrastrukturę, którą dodatkowo trzeba utrzymywać.
Na szczególną uwagę zasługuje zastosowanie HPC przy tworzeniu produktów opartych na sztucznej inteligencji, stanowiących podstawę wielu przełomowych aplikacji w każdej branży. Tworzenie takich modeli wymaga wielu eksperymentów, szczególnie na wczesnym etapie. Często wymagania obliczeniowe samego modelu stanowią barierę w skutecznej pracy nad rozwiązaniami z zakresu sztucznej inteligencji. HPC pozwala na prowadzenie dużej ilości eksperymentów realizowanych w stosunkowo krótkim czasie. Na krajowym rynku przykładem takich prac są stworzone niedawno polskie duże modele językowe: Bielik i PLLUM. W obu przypadkach cały proces ich tworzenia, począwszy od analizy i obróbki danych, aż po sam trening, przeprowadzony był na zasobach superkomputerów.
Przewagi biznesowe
Korzyści dla firm korzystających z HPC, to przede wszystkim:
- możliwość opracowania i przetestowania wyspecjalizowanych usług i produktów,
- zyskanie znaczącej przewagi konkurencyjnej w postaci oszczędności czasu przy wprowadzaniu rozwiązań na rynek,
- obniżenie kosztów dzięki zmniejszeniu ryzyka oraz wydatków związanych z fizycznym prototypowaniem i testowaniem,
- podniesienie kompetencji kadr w korzystaniu z najnowocześniejszych rozwiązań technologicznych.
Wykorzystanie mocy HPC może być kluczowe dla biznesu w zakresie prototypowania, modelowania czy też symulacji przed wprowadzeniem produktu lub usługi na rynek. Dzięki ogromnej mocy obliczeniowej, jak również masowej pamięci możliwe jest wykonanie skomplikowanych działań w ułamku tego, co wcześniej zajmowało dni lub tygodnie.
Jak w praktyce skorzystać z superkomputera?
W Polsce działa kilka ośrodków oferujących dostęp do superkomputerów, z których większość udostępniana jest w ramach ogólnopolskiej infrastruktury obliczeniowej PLGrid (Polska Infrastruktura Gridowa PL-Grid). Obecnie w kraju posiadamy osiem maszyn znajdujących się na liście TOP500 najszybszych superkomputerów na świecie. Najwydajniejszym z nich jest Helios, zlokalizowany w Akademickim Centrum Komputerowym Cyfronet AGH), który w listopadzie 2024 roku zajmował 69. Miejsce na liście TOP500.
Aktualizacja rankingu TOP500, czyli zestawienia najszybszych superkomputerów na świecie dostępna jest na stronie: https://top500.org/lists/top500/2024/11/
Przedsiębiorcy mogą korzystać z tych zasobów w sposób komercyjny, w oparciu o model biznesowy pay-as-you-go, czyli na zasadzie „płacisz, ile wykorzystasz”. Warto jednak wspomnieć, że firmy – w tym startupy oraz małe i średnie przedsiębiorstwa – mogą bezpłatnie skorzystać z europejskich superkomputerów udostępnionych w ramach europejskiej inicjatywy EuroHPC JU, korzystając ze wsparcia projektów Fortissimo Plus i EuroCC2.
Fortissimo Plus
Inicjatywa Fortissimo Plus umożliwia startupom i MŚP uzyskanie grantów na dostęp do superkomputerów w ramach dwóch rozwiązań:
- ścieżka „eksperymenty”, przeznaczona dla podmiotów, które do tej pory nie miały doświadczenia z wykorzystaniem infrastruktury HPC. Maksymalne finansowanie w tej ścieżce wynosi 200 tys. euro (nie więcej niż 150 000 na jeden podmiot), a czas trwania projektu nie może przekroczyć 15 miesięcy;
- ścieżka „badania innowacyjne”, przeznaczona dla startupów i MŚP, które mają już doświadczenie w pracach z wykorzystaniem infrastruktury HPC lub potrzebują zaawansowanego wsparcia AI w swoich rozwiązaniach. Ta ścieżka pozwala na realizację bardziej zaawansowanych projektów badawczo-rozwojowych, w tym związanych z generatywną sztuczną inteligencją oraz innowacyjnymi aplikacjami. Maksymalne finansowanie wynosi 300 tys. euro (nie więcej niż 150 000 na jeden podmiot), a czas trwania projektu nie może przekroczyć 10 miesięcy.
Przedsiębiorcy mogą złożyć wniosek o dofinansowanie w partnerstwie z inną organizacją, w tym przedsiębiorcą lub jednostką naukową. W ten sposób, nawet nie dysponując znaczną wiedzą i kompetencjami w zakresie korzystania z zasobów HPC, czy rozwoju sztucznej inteligencji, mogą zrealizować projekt dzięki pomocy zewnętrznych ekspertów.
Środki pochodzące z grantu można wykorzystać przede wszystkim na:
- wynagrodzenia zespołu realizującego projekt,
- zakup licencji na specjalistyczne oprogramowanie,
- pokrycie kosztów podróży niezbędnych do realizacji projektu.
Kolejne konkursy projektu Fortissimo ruszą w czerwcu 2025. Informacje dostępne będą na stronie: https://www.ffplus-project.eu/
EuroCC2
W ramach projektu EuroCC2, którego celem jest upowszechnienie wykorzystania infrastruktury HPC, wszyscy przedsiębiorcy niezależnie od branży i wielkości mogą korzystać z szeregu usług oraz fachowego wsparcia w zakresie korzystania z technologii IT i rozwijania innowacyjnych rozwiązań, m.in. w obszarach sztucznej inteligencji, transferu danych, obliczeń wielkiej skali, modelowania i symulacji, analizy, przetwarzania i składowania (także długotrwałego) danych, w tym dużych zbiorów danych (Big Data).
Oferta projektu obejmuje szkolenia, zarówno otwarte jak i dedykowane, konsultacje z ekspertami dziedzinowymi, projekty typu proof of concept, wsparcie w dostępie do krajowych i europejskich zasobów HPC.
Szczegółowe informacje na temat projektu dostępne są na stronie: https://cc.eurohpc.pl/
EuroCC2: Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu EuroHPC Joint Undertaking
Fortissimo: Projekt finansowany przez w ramach programu EuroHPC Joint Undertaking (Cyfrowa Europa)
Kolejne artykuły o superkomputerach i działalności Akademickiego Centrum Komputerowego Cyfronet AGH już wkrótce na portalu.