Γιατί μας αφορά ο “Δαίδαλος” και πως πρέπει να αξιοποιηθεί

*Γ. Μαγκλάρας

Πολλά γράφονται για τον “Δαίδαλο” στον Ελληνικό τύπο και τα social media. Κάποιοι τείνουν στην υπερβολή για τα εγκαίνια του εθνικού υπερυπολογιστή και στην αντίπερα όχθη, υποστηρικτές τεχνοφοβικών ιδεών μειώνουν την αξία του έργου. Γνώμες έρχονται απο δημοσιογράφους, πολιτικούς, εκπαιδευτικούς μη σχετικών με το αντικείμενο ειδικοτήτων. Παραδόξως, δεν ακούγονται/διαβάζονται τόσες πολλές γνώμες από μηχανικούς, ερευνητές επιστήμονες που σχεδιάζουν, συντήρουν και χρησιμοποιούν τέτοια συστήματα. Για αυτό καλό θα είναι να δίνουμε στον κόσμο και μια τεχνοκρατική άποψη που θα αποδίδει “τα του Καίσαρος τω Καίσαρι” για το έργο και για τον τρόπο που η Ελλάδα υλοποίησε και υλοποιεί τέτοια έργα. Η ύπαρξη ενός τέτοιου συστήματος μας αφορά όλους.

Η Υπολογιστική Υψηλών Επιδόσεων (High Performance Computing – HPC) είναι ένας διεπιστημονικός τομέας που συνδυάζει την Πληροφορική, τα Μαθηματικά, τη Φυσική, την Ηλεκτρολογία, την Ηλεκτρονική και τις Τηλεπικοινωνίες. Αξιοποιεί τη συνδυασμένη υπολογιστική ισχύ μεγάλου αριθμού επεξεργαστών που λειτουργούν παράλληλα, επιτρέποντας την επίλυση εξαιρετικά σύνθετων προβλημάτων, τα οποία δεν μπορούν να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά από συμβατικούς προσωπικούς υπολογιστές. Τα τελευταία χρόνια διερευνάται επίσης η ενσωμάτωση κβαντικών επεξεργαστών σε τέτοιες υποδομές.

Η αξιόλογη παρουσία της Ελλάδας στο χώρο των υπερυπολογιστών έχει προηγούμενο. Πριν τον “Δαίδαλο”, η Ελλάδα υλοποίησε και χρησιμοποιούσε το σύστημα “ARIS” της ΕΔΥΤΕ. Είχε και αυτό ισχύ αξιόλογη ώστε να καταταχθεί στη λίστα των 500 ισχυρότερων υπερυπολογιστικών συστημάτων στον κόσμο απο το 2015. Ο «Δαίδαλος» ήρθε ως συνεχιστής αυτού του εξίσου σημαντικού έργου το οποίο αξιοποίησαν πολλοί ντόπιοι και ξένοι επιστήμονες. Στην εποχή του ανθρώπινου γονιδιώματος, της εξατομικευμένης θεραπείας για δύσκολες ασθένειες όπως αυτής του καρκίνου, της κλιματικής αλλαγής και των πολυσύνθετων προβλημάτων αυτά τα μηχανήματα αποτελούν ένα υπερόπλο της ανθρωπότητας για την αντιμετώπισή τους. Θα πρέπει ο κόσμος να γνωρίζει οτι κάθε φορά που πετάει ασφαλώς με ένα αεροσκάφος, ταξιδεύει με ένα πλοίο ή με ένα αυτοκίνητο, θεραπεύεται απο ένα φάρμακο, προστατεύεται απο ένα εμβόλιο, οι υπερυπολογιστές έχουν συμβάλει και συμβάλλουν σε αυτό με πολλούς τρόπους.

Στην εποχή της Τεχνητής Νοημοσύνης, τέτοια εργαλεία θα μας επιτρέψουν να προσαρμόσουμε καλύτερα πολυσύνθετα μοντέλα σε προβλήματα που μας αφορούν, με τρόπο διαφανή και βελτιστοποιημένο. Έχει μεγάλη σημασία να υπάρχουν εγχώρια συστήματα ικανά να μας δίνουν μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης εκπαιδευμένα και παραμετροποιημένα με όρους που γνωρίζουμε και ελέγχουμε εμείς οι ίδιοι. Το να δίνουμε την καλή πίστη μας σε εταιρείες κολοσσούς της Τεχνητής Νοημοσύνης πληρώνοντας συνδρομές για να παίρνουμε απαντήσεις επι παντός επιστητού είναι μια εξέλιξη. Οι μεγάλοι κολοσσοί δε μας δίνουν λεπτομέρειες για το πως ακριβώς εκπαιδεύουν τα μοντέλα τους, τι κάνουν με τις ερωτήσεις που θέτουμε στις μηχανές τους και δεν αναφέρουν αν αποδίδεται η πνευματική ιδιοκτήσία του υλικού με το οποίο εκπαιδεύουν τα μοντέλα τους στους συγγραφείς. Εγείρονται λοιπόν ερωτήματα δημοκρατίας, διαφάνειας και νομικής φύσεως ζητήματα. Η πρόσβαση σε μεγάλη υπολογιστική ισχύ αποτελεί ουσιαστική προϋπόθεση για την αυτόνομη ανάπτυξη και εκπαίδευση μεγάλων μοντέλων Τεχνητής Νοημοσύνης. Χωρίς τέτοιες υποδομές, χώρες και ερευνητικοί οργανισμοί περιορίζονται σε μεγάλο βαθμό στην αξιοποίηση τεχνολογιών που αναπτύσσουν άλλοι. Η ύπαρξη εγχώριων υποδομών δημιουργεί επομένως τις προϋποθέσεις για μεγαλύτερη τεχνολογική αυτονομία, διαφάνεια και δημόσιο έλεγχο, εφόσον συνοδεύεται από κατάλληλες πολιτικές πρόσβασης και διακυβέρνησης.

Κάτω λοιπόν απο το πρίσμα αυτής της λογικής, όταν η χώρα αποκτά πρόσβαση σε ένα σύστημα τέτοιας υπολογιστικής ισχύος αυτό μόνο θετικό μπορεί να είναι. Όλα τα χαρακτηριστικά του Δαίδαλου είναι εξαιρετικής ποιότητας εκφράζοντας την τελευταία λέξη της τεχνολογίας. Οι επεξεργαστές του (CPUs), οι μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPUs) της Nvidia που επιταχύνουν την επίλυση συγκεκριμένου τύπου προβλημάτων (ειδικά των αλγορίθμων Τεχνητής Νοημοσύνης), οι τεχνολογίες διασυνδεσιμότητας των υπολογιστικών κόμβων (HPC interconnect), το σύστημα αρχειοθέτησης υψηλών επιδόσεων και το λειτουργικό σύστημα και λογισμικό (RedHat Enterprise Linux) είναι δοκιμασμένα στα ισχυρότερα συστήματα στον κόσμο. Η δε κατασκευάστρια εταιρεία έχει σχεδιάσει, συναρμολογήσει και υλοποιήσει τα ισχυρότερα συστήματα στον κόσμο με επιτυχία. Ο Δαίδαλος δεν έχει ανοίξει ακόμα τις ψηφιακές πύλες του για τους χρήστες, συνεπώς επίσημη αξιολόγηση της λειτουργίας του δεν μπορεί ακόμα να γίνει. Έχει όμως όλες τις προδιαγραφές για να επιτύχει, συμπεριλαμβανομένης και της προηγούμενης εμπειρίας του τεχνικού προσωπικού υποστήριξης της ΕΔΥΤΕ σε τέτοια συστήματα.

Όλα αυτά είναι θετικά. Ας δούμε όμως κάποια απο τα σημεία που η χώρα μας πρέπει να προσέξει με αυτά τα συστήματα.

Διαφημίζεται η κατάταξη του συστήματος στη λίστα των πεντακοσίων ισχυρότερων συστημάτων στον κόσμο (Top500). Ο Δαίδαλος έφτασε 31ος σε αυτή τη λίστα . Όλοι όσοι δουλεύουμε σε αυτόν το τομέα ξέρουμε οτι η κατάταξη τέτοιων συστημάτων στη λίστα είναι ενδεικτική της ισχύος αλλά όχι καθοριστική και απόλυτη για την επιτυχία του. Στην πράξη, το πόσο καλά θα αποδώσει ένα τέτοιο σύστημα εξαρτάται απο πολλούς άλλους παράγοντες. Η αρτιότητα του κώδικα που θα τρέξει στον υπερυπολογιστή απο τους επιστήμονες/χρήστες είναι ένα θέμα, το οποίο συχνά προυποθέτει απαιτητική και μακροχρόνια εκπαίδευση. Η κατάτμηση των πόρων του υπερυπολογιστή για να τρέχουν υπολογιστικά φορτία που (συχνά) έχουν διαφορετικές ή αντικρουόμενες ανάγκες αποτελεί πρόκληση, ειδικά σε συστήματα μεγάλου μεγέθους. Η επιλογή των υπολογιστικών φορτίων που θα τρέξουν σε ένα τέτοιο σύστημα απαιτεί προσεκτική και διαφανή πρακτική, καθώς οι ανάγκες της ερευνητικής κοινότητας είναι πολλές και όχι πάντοτε καλώς ορισμένες σε ότι αφορά το μέγεθος των απαιτούμενων υπολογιστικών πόρων. Τέλος η συντήρηση και η βιωσιμότητα τέτοιων έργων απαιτούν μακροχρόνια στρατηγική επιλογών, ειδικά στο θέμα της επιλογής της αρχιτεκτονικής και της πολυπλοκότητας της προκήρυξης αυτών των μεγάλων έργων. Για αυτά τα θέματα, η Ελλάδα πρέπει να συστηματοποιήσει περισσότερο τις προσπάθειες της για να αξιοποιήσει στα μέγιστα την αξία της επένδυσης ενός τέτοιου έργου.

Για την εκπαίδευση των χρηστών/επιστημόνων τέτοιων συστημάτων απαιτείται ενσωμάτωση όχι μόνο της θεωρητικής (αλγοριθμικής) αλλά και της πρακτικής χρήσης τέτοιων συστημάτων στα ακαδημαικά προγράμματα ήδη απο το προπτυχιακό επίπεδο. Αυτό που συμβαίνει σήμερα στην πράξη είναι ότι μεταπτυχιακοί και (μετα)διδακτορικοί φοιτητές εκπαιδεύονται σε βραχύβια μαθήματα χρήσης τέτοιων συστημάτων. Τέτοια μαθήματα αποδίδουν τις λεπτομέρειες βασικής και προκεχωρημένης χρήσης τέτοιων συστημάτων. Δεν μπορούν όμως να μεταδώσουν την απαιτούμενη εμπειρία για την κατανόηση πρακτικών προβλημάτων όπως η κατανομή πόρων, τον καθορισμό παραμέτρων για τη βέλτιστη χρήση των συστημάτων. Το αποτέλεσμα είναι οτι πολλοί ερευνητές σπαταλούν μέρος του κατανεμημένου υπολογιστικού χρόνου απο σφάλματα σχετιζόμενα με την κατανόηση πολύπλοκων λεπτομερειών. Τέτοια λάθη κοστίζουν καθώς η χρήση τέτοιων συστημάτων είναι δαπανηρή.

Σε πολλές χώρες όπου έχουν αξιοποιηθεί τέτοια συστήματα με επιτυχία (π.χ. Ελβετία, Ην. Βασίλειο, Γερμανία, Νορβηγία, Σουηδία) κυριαρχεί η ύπαρξη πολλών μικρότερων υπερυπολογιστικών συστημάτων σε περιφερειακά πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα. Αυτές οι οικονομικότερες μορφές συστημάτων επιτρέπουν στους ερευνητές να δοκιμάσουν τα φορτία τους με επιτυχία πριν τα τρέξουν σε κλίμακα στα μεγαλύτερα συστήματα και να κερδίσουν πολύτιμη εμπειρία στη χρήση τους, αποφεύγοντας λάθη που στοιχίζουν πολύτιμους υπολογιστικούς πόρους. Αυτή τη λογική ακολουθεί και το ΕΜΠ με τον “Ίκαρο“, ένα υπερυπολογιστικό σύστημα μικρότερης κλίμακας αλλά αρχιτεκτονικά συμβατό με τον Δαίδαλο. Παρολαυτά, δεν διακρίνεται σήμερα μια επαρκώς συντονισμένη, εθνικής κλίμακας στρατηγική για τη συστηματική ενσωμάτωση της πρακτικής χρήσης υπερυπολογιστικών συστημάτων στα προπτυχιακά προγράμματα των Πολυτεχνικών Σχολών καθώς και στα Τμήματα άλλων Θετικών Επιστημών. Είναι παράδοξο το να γίνονται επενδύσεις σε υλικό, χωρίς να υπάρχει εξίσου πολυσύνθετη προσπάθεια και στην ανάπτυξη του ανθρώπινου δυναμικού που θα πρέπει να αξιοποιήσει αυτά τα πολύτιμα μεν, αλλά δαπανηρά δε συστήματα. Eξίσου σημαντική είναι η ύπαρξη εξειδικευμένου προσωπικού μηχανικών και επιστημόνων υπολογιστικών εφαρμογών που θα υποστηρίζουν τους χρήστες στη βελτιστοποίηση των υπολογιστικών φορτίων. Η επιτυχία ενός HPC κέντρου δεν εξαρτάται μόνο από την ποιότητα του εξοπλισμού και των χρηστών του, αλλά και από τη δυνατότητα διατήρησης και ανάπτυξης υψηλού επιπέδου τεχνικής τεχνογνωσίας.

Τέλος, σε ότι αφορά τη στρατηγική επιλογής και προκήρυξης των έργων των υπερυπολογιστών, η Ελλάδα μπορεί και πρέπει να κάνει εξυπνότερες επιλογές. Δεν αμφισβητείται η αρτιότητα των τεχνικών προδιαγραφών του Δαίδαλου, ούτε του κατασκευαστή του. Σε μια εποχή όμως αυξανόμενων γεωπολιτικών πιέσεων που έχουν άμεσες συνέπειες στην εφοδιαστική αλυσίδα, η κυριαρχία και ο έλεγχος των ψηφιακών υποδομών (digital infrastructure sovereignty) είναι στόχος καίριας σημασίας. Είναι αδιαμφισβήτητα θετικό το γεγονός οτι η ΕΔΥΤΕ ελέγχει και λειτουργεί ένα σύστημα τέτοιας κλίμακας σε ένα αμειγώς Ελληνικό Data Center (Λαύριο). Απο την άλλη όμως πλευρά, η μακροχρόνια συντήρηση και η διαθεσιμότητα κρίσιμων ανταλλακτικών του Δαίδαλου εξαρτώνται σε σημαντικό βαθμό από αμερικανικούς τεχνολογικούς προμηθευτές. Οι ΗΠΑ εξακολουθούν να παραμένουν στρατηγικός σύμμαχος της χώρας, αν και η Ευρώπη παίρνει, έστω και αργά τα μέτρα της προσπαθώντας να διασφαλίσει τα απαραίτητα. Κατα συνέπεια, σε εναρμονισμό με την υπόλοιπη Ευρώπη, η Ελλάδα οφείλει να αυξήσει τις εφεδρείες της. Τη στιγμή που γράφονται αυτές οι γραμμές, η διαθεσιμότητα συγκεκριμένων εξαρτημάτων ψηφιακών υποδομών έχει διαταραχθεί. Οι τιμές και οι ημερομηνίες παράδοσης ανταλλακτικών μνήμης RAΜ και GPUs που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία τέτοιων συστημάτων αυξάνονται δραματικά. Συνεπώς οι μελλοντικές υλοποιήσεις των μεγάλων (εθνικής κλίμακας) υπερυπολογιστών καθως και των απαραίτητων μικρότερης κλίμακας συστημάτων θα πρέπει να δώσουν μεγαλύτερο ρόλο σε Ευρωπαικές εταιρίες ώστε να συμβάλουν στη σταδιακή ενίσχυση της ευρωπαϊκής τεχνολογικής αυτονομίας.

Ο Δαίδαλος αποτελεί μια σημαντική και αναγκαία επένδυση στην επιστημονική και τεχνολογική υποδομή της χώρας, η οποία αξίζει να αναγνωριστεί ανεξάρτητα από πολιτικές προτιμήσεις. Η πραγματική επιτυχία του όμως δεν θα κριθεί μόνο από την υπολογιστική του ισχύ και τη θέση του σε διεθνείς κατατάξεις, αλλά από την επιστημονική παραγωγή που θα υποστηρίξει, την αποτελεσματικότητα της λειτουργίας του και την τεχνογνωσία που θα αναπτύξει η χώρα γύρω από αυτόν. Ο Δαίδαλος είναι ένα σημαντικό βήμα. Το ζητούμενο είναι να αποτελέσει μέρος μιας μακροχρόνιας και συνεκτικής εθνικής στρατηγικής για την Υπολογιστική Υψηλών Επιδόσεων, την εκπαίδευση και την τεχνολογική αυτονομία.

*O Γιώργος Μαγκλάρας είναι επικεφαλής μηχανικός υπερυπολογιστικών συστημάτων της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας της Νορβηγίας και ερευνητής/σύμβουλος κυβερνοασφάλειας της εταιρείας Steelcyber Scientific. Είναι Συνεργαζόμενος Εκπαιδευτής του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής. Στο παρελθόν έχει διατελέσει σύμβουλος της εταιρειών HPE και IBM με αντικείμενο τα υπερυπολογιστικά συστήματα. Υπήρξε μέλος της ομάδας μηχανικών υλοποίησης, διαχείρισης και τεχνικής υποστήριξης του εθνικού υπερυπολογιστή Abel στο Πανεπιστήμιο του Όσλο της Νορβηγίας. Ολοκλήρωσε Μεταπτυχιακό και Διδακτορικό στην Πληροφορική στο Πανεπιστήμιο του Πλύμουθ του Ην. Βασιλείου.