Rozhovor s d╪kanem Fakulty informatiky Masarykovy univerzity v Brn╪
P²i p²íleºitosti nedávného v∞znamného rozτí²ení jednoho z nejlépe vybaven∞ch pracoviτ£ na akademické pàd╪ v ¼eské republice nám poskytl rozhovor d╪kan doc. RNDr. Lud╪k Matyska, CSc.
Akademická supersíla
Chip: Jak se Masarykova univerzita dostala k realizaci superpoƒítaƒového centra?
Doc. L. Matyska (L. M.): To, co je u nás, a nejen na Masarykov╪ univerzit╪, vzniklo z iniciativy Ministerstva τkolství ¼R a Fondu rozvoje vysok∞ch τkol v roce 1994. Tehdy se ve Fondu rozvoje seτlo asi 15 ºádostí z celé republiky o dotace na v∞poƒetní servery st²ední a niºτí t²ídy. Realizací pilotního projektu byla pov╪²ena rada, do jejíhoº ƒela jsem byl ustaven. Tehdy se po netriviálním v∞b╪rovém ²ízení rozhodlo o po²ízení velk∞ch systémà na t²i místa v republice - Karlovu univerzitu, Masarykovu univerzitu a VUT Brno.
Chip: Snaºili jste se o vzájemnou koordinaci?
L. M.: Ano, ale koordinace byla velmi volná. V roce 1996 jsme v rámci jiného programu ministerstva získali projekt pod názvem Metacentrum. Jde o projekt pro podporu rozsáhl∞ch distribuovan∞ch v∞poƒtà (skonƒil vloni), jehoº cílem bylo propojit jednotlivá centra do jednoho virtuálního celku. Tak m╪l b∞t vytvo²en rozsáhl∞ distribuovan∞ superpoƒítaƒ, v n╪mº se dají spouτt╪t úlohy p²es jednotlivé uzly. Cílem bylo i uspo²it prost²edky - licenci n╪jakého programu zakoupenou zde v Brn╪ mohl pouºívat i kdokoliv z Prahy.
Chip: Kdo má p²ístup k t╪mto v∞poƒetním kapacitám?
L. M.: Poƒítaƒe byly od zaƒátku otev²eny celé akademické komunit╪. Kdokoliv z vysok∞ch τkol vƒetn╪ studentà màºe poºádat o úƒet. Platí to pro vτech p╪t center a pro vτechny vysoké τkoly z ¼eské republiky. Rozliτujeme jen mezi lidmi, kte²í si to cht╪jí pouze zkouτet, a seriózními projekty.
Chip: P²ejd╪me k vybavení na Masarykov╪ univerzit╪. Proƒ jste zvolili práv╪ SGI?
L. M.: Protoºe stroje firmy SGI jsou prakticky ideální pro oblast p²írodních v╪d. Veτker∞ software v této oblasti je primárn╪ vyvíjen práv╪ pro poƒítaƒe SGI. Vºdy jsou první nebo jednou z prvních platforem, pro které nové programy existují. P²ed lety byl zakoupen server Power Challenge - pàvodn╪ osmiprocesorov∞, pak byl rozτí²en na 12 procesorà MIPS R10000. Loni jsme - Plzeσ, Praha a my - získali prost²edky na v∞razné pov∞τení. My jsme koupili 32procesorov∞ poƒítaƒ Origin2000 s 16 GB pam╪ti a 150 GB na discích v racku a dalτích 250 GB v diskovém poli.
Na konci roku byl po²ízen jeτt╪ osmiprocesorov∞ Onyx2 se dv╪ma grafick∞mi subsystémy Infinite Reality.
Chip: T²icet dva a osm procesorà, to uº je velk∞ v∞poƒetní v∞kon.
L. M.: Ano, a jeτt╪ máme v plánu spojit Origin s Onyxem a získat ƒty²icetiprocesorov∞ systém. Nevím, jak se to potom bude naz∞vat, ale cht╪li bychom mít zabudovány zmín╪né dv╪ grafiky ve velkém systému. Zkusíme vytvo²it vyττí celek ƒty²icetiprocesorového poƒítaƒe, coº bude naprosto bezkonkurenƒn╪ nejv∞konn╪jτí poƒítaƒ v ¼eské republice v akademické sfé²e. Na tomto systému bude b╪ºet jediná instalace operaƒního systému. To je velká v∞hoda proti masivn╪ paralelním poƒítaƒàm, kde musí b∞t na kaºdém uzlu jeden operaƒní systém a dalτí zdroje, nap²íklad operaƒní pam╪£. Tento rys se pak projeví ve financích, protoºe nás to p²ijde podstatn╪ levn╪ji. Kdyº pot²ebujeme pov∞τit operaƒní systém, tak nakupujeme a hlavn╪ platíme jednu jedinou licenci, kdeºto jinde se platí tolik licencí, kolik je procesorà.
Chip: Takºe nap²íklad pro 128 procesorà by se muselo platit 128 licencí?
L. M.: Ano. A to je také dàvod, proƒ je pro nás v∞hodná architektura cc-NUMA serveru Origin2000 i vizualizaƒního superpoƒítaƒe Onyx2.
Chip: Jaké aplikace vyvíjíte nebo provozujete?
L. M.: Co se t∞ká aplikací, specializujeme se na p²írodní v╪dy. Nejzajímav╪jτí je molekulové modelování a studie dynamiky a flexibility biologicky zajímav∞ch molekul z P²írodov╪decké fakulty. V∞sledkem z jediné laborato²e jsou pak desítky publikací roƒn╪. Spolu s námi vyvíjejí software, kter∞ se my snaºíme paralelizovat do rozsáhlého v∞poƒetního prost²edí. Software je urƒen pro konformaƒní anal∞zu biologicky zajímav∞ch molekul - zejména peptidà a nukleov∞ch kyselin. Práv╪ Onyx2 byl koupen k ²eτení nároƒn∞ch vizualizaƒních problémà.
Na naτí fakult╪ existuje Laborato² interakce ƒlov╪ka s poƒítaƒem (úmysln╪ ne²íkám virtuální reality), kde pracujeme -krom╪ v∞zkumu algoritmà pro vizualizace - na silové zp╪tné vazb╪. Laborato² byla zaloºena v rámci stejnojmenného komplexního projektu Grantové agentury ¼R pod vedením doc. Ji²ího Sochora z naτí fakulty. Já se na projektu podílím jako spolu²eτitel, zab∞vající se studovan∞m modelem a zejména otázkami paralelizace ²eτen∞ch úloh.
V souƒasné dob╪ vyvíjíme systém, kter∞ by dovedl fyzikáln╪ "osahat" molekuly. Jednoduτe ²eƒeno si màºete pomocí silové zp╪tné vazby sáhnout na molekulu. Zároveσ s tím se díváte a zjiτ£ujete, jak je co kde pruºné, pevné a odolné. Tím se získává p²edstava a vjem nejen vizuální. Máme dva systémy pro zp╪tnou vazbu a cht╪li bychom dosáhnout jeτt╪ torze - krouºivého pohybu s molekulou - aby bylo moºné vyzkouτet, jak je t╪ºké s danou molekulou nebo systémem otoƒit. Náτ systém je momentáln╪ uzpàsoben pro dotek, takºe zjistíte, ºe toto je m╪kké, tamto tvrdé. Naτí p²edstavou je spojení této silové vazby on-line s vizualizaƒním v∞poƒtem, kter∞ bude korigovat to, co bude experimentátor zkouτet rukou. V praxi se to projeví tak, ºe se vno²íte do molekulárního prost²edí, budete drºet jednotlivé ƒásti molekuly, dot∞kat se jí a v∞poƒetní systém vám bude vytvá²et realistick∞ fyzikální model. Musíme se nauƒit synchronizovat vizualizaci se zp╪tnou vazbou a s cel∞m ovládáním. Proto je u nás instalován Onyx a já p²edpokládám, ºe v budoucnu z²ejm╪ ani nebudeme pot²ebovat v∞kon vτech 40 procesorà.
Chip: To p²edpokládá vysp╪lé vybavení. Jak komunikujete s modelem vytvá²en∞m v poƒítaƒi?
L. M.: Jako vybavení máme datové rukavice s p²enosem pohybu, helmy a dva p²ístroje Phantom s magnety a servomotorky pro zp╪tnou vazbu. Zajímavé na celém systému interakce je to, ºe zatímco pro vizuální vjemy staƒí 24 obrázkà za sekundu, p²i silové zp╪tné vazb╪ musíme mít 2000 zp╪tn∞ch impulzà za sekundu, aby nevznikal trhav∞ a oscilaƒní dojem. Menτí frekvenci náτ hmat bezpeƒn╪ pozná a projevuje se to zp╪tn∞mi rázy. Z²ejmé je to zejména p²i pràniku do m╪kkého prost²edí, kdy odpor postupn╪ naràstá.
Chip: Mohli bychom pro ƒtená²e vaτe cíle jednoduτe shrnout?
L. M.: Pokusím se: smyslem v∞zkumu je nejen vid╪t, ale i cítit, zda je jedna molekula p²itahována nebo odpuzována druhou, aby tomu mohl ƒlov╪k pomoci a p²ímo to cítil. Je to jako kdyº zkouτíte vsunout klíƒ do zámku. Pokud to necháte poƒítat ƒist╪ fyzikáln╪, tak správnou polohu nakonec najdete, ale projde se celá ²ada stavà, které s hmatovou vybaveností minete, protoºe zjistíte, ºe tady nebo jinde to klade odpor. Budeme mít moºnost pomoci molekulám v interakci a v praxi tvo²it pak mikroorganismy s vlastností odbourávání τkodliv∞ch látek. Tato problematika se dot∞ká i odbourávání ropn∞ch produktà. To by byl velk∞ p²ínos pro ºivotní prost²edí. Na Masarykov╪ univerzit╪ se tímto projektem zab∞vá Laborato² struktury a dynamiky biomolekul, kterou vede profesor Jaroslav Koƒa.
Chip: Kdy màºeme oƒekávat první v∞sledky?
L. M.: P²i ²eτení spolupracujeme s lidmi v USA, kte²í mají na tyto v╪ci patenty, a naτím plánem je do t²etího ƒtvrtletí letoτního roku postavit prototyp systému podporujícího torzní interakce.
Chip: D╪kuji vám za rozhovor a p²eji hodn╪ úsp╪chà.
