Tartu ülikooli matemaatikuid aitab PS3 klaster
Sony, Toshiba ja IBMi koostöös valminud PlayStation 3 peab olema midagi erilist, kui selle müüki saatis nii tohtu huvi, et poodide ees ootusärevalt telkinud mängufännide vahel läks mõnel pool isegi kakluseks.
Tartu Ülikooli matemaatikateaduskonnas on toatäis neid mängusõprade lemmikmasinaid, kuid miskipärast lülitatakse moodsad mängukonsoolid hoopis ümber Linuxi operatsioonisüsteemile ning mängimise asemel püütakse hakkama saada keerukate matemaatiliste probleemidega.
Idee proovida kolmanda põlvkonna PlayStationite abil teadust teha tõi Saksamaalt Tartusse järeldoktorantuuri tulnud Ulrich Norbisrath.
2007. aastal tuli ta Tartusse ning 2008. aasta algul oli 16 PlayStationi 3 konsoolist koosnev parv olemas. Parv, kuigi matemaatikud isekeskis kasutavad ingliskeelset sõna cluster. Sõna on igatahes täpne, sest isegi see, kuidas konsoolid laua peale ritta on asetatud, meenutab parves lendavaid linde.
«Kui tavaarvutis on üks protsessor ja kaks tuuma, siis PlayStationis on kaheksa tuuma, mis oskavad super hästi arvutada,» ütleb Toomas Laasik, kel käsil magistritöö, kuidas mängumasinate abil lahendada hõredate maatriksitega lineaarvõrrandisüsteeme.
Kisub segaseks? Laasik toob näite, et kui kujutada ette üht ruumi, mille kütmiseks kasutatakse radiaatorit, siis selle arvutamiseks, kuidas soe radiaatorist ruumi liigub, sobib kõige paremini just selline lineaarvõrrandisüsteem.
Matemaatikateaduskonna hajussüsteemide professor Eero Vainikko lisab veel näiteid ülesannetest, mida mänguaparaate parves arvutama pannes võiks lahendada. Näiteks saaks nii arvutada, kuidas liigub tuumajaama jahutussüsteemis vesi. Selliseid arvutusi võib aga Eestis juba lähikümnendil vaja minna, kui tuumajaama ehitamise kavast reaalsus saab.
Näiteid võib leida veelgi: arvutada näiteks sillatalade tugevust või sõeluda välja kõige sobivamaid ravimikandidaate. Ka kliimamudeleid arvutatakse samal põhimõttel.
Seega suudavad PlayStationid super hästi arvutada, sest nende peaülesanne, pakkuda ülivõimast mängugraafikat, põhineb samuti ülikiiretel arvutustel. Kuid siiski on siin mõned agad. Mängukonsoolid, mis suudavad simuleerida keerukaid füüsikalisi protsesse, olgu nendeks näiteks kas või mustad augud, langevad ise musta auku, kui nende ette panna mõni selline ülesanne, mida tavaline arvutikasutaja peab elementaarseks. Proovige selle abil lugeda uudisteportaalist värskeid uudiseid. «Selleks pole neist mingit kasu,» möönab Laasik.
Kuid see pole ainus probleem, konsoolidest pole eriti abi ka nende ülesannete puhul, kui arvutusi tuleb ka kontrollida, see võtab sama kaua aega kui arvutused ise. Nii aga on konsooli kiiruslik eelis kadunud.
Ideaaliks on ülesanded, kus andmehulga kohta on vaja teha väga palju arvutusi. PlayStationiga saavutatud kiirus on 156-200 gigafloppi (156-200 miljardit ujukomatehet sekundis). Laasik ja Tulmin on sellest kiirusest suutnud kätte saada siiski neljandiku.
Kas praegu magistritöö jaoks igapäevaselt mängukonsoolidega toimetajad on kunagi ka mängimisest lugu pidanud?
Laasikul piirdus mängimine lapsepõlves telekamängudega ning seejärel esimese põlvkonna PlayStationiga. Tulmin pole mängimise vastu kunagi suuremat huvi tundnud.
Mõlemad möönavad, et praegu magistritöö tarbeks ettevõetud ülesanne on siiski päris keeruline ning tööd alustades oli neil lihtsalt eesmärk kirjutada kood, silme ees polnud eesmärki, milleks seda tööd tehakse.
«Tulevikus tahaksin tegeleda rohkem reaalelust pärit ülesannetega, mida PlayStationite abil lahendada,» ütles Laasik.
Kuid juba praegu jätab ta magistritöö tarbeks kojulaenatud mängumasina sel ajal, kui ta ise enam tööd teha ei jaksa, ikkagi töösse, et masina arvutusvõimsust saaks kasutada inimkonna hüvanguks.
Nimelt laienes 2007. aastal Stanfordi ülikooli projekt folding@home ka PlayStation 3-le. Nii on igal mängumasina omanikul võimalik oma seade sel ajal, mil ta parajasti mängimisega ei tegele, anda see internetis ühiskasutusse. Maailma eri paigus asuvate konsoolide abil arvutatakse näiteks, kuidas valke kokku pakitakse, püüdes leida paljude haiguste tekkepõhjusi alates Alzheimeri tõvest ja lõpetades vähiga.
Selline üleilmne mängumasinate parv moodustab rekorditeraamatu vääriliseks tunnistatud superarvuti, mis võimaldab lahendada nii keerukaid ülesandeid, mille lahendamine alles üsna hiljuti näis ilmvõimatuna.
