Uued horisondid teadustöös: peta-tasand

Eesliide “peta-“ tähendab “miljon miljardit”, mida märgitakse ka arvuga kvadriljon. Superraali Roadrunner jaoks tähendab kiirus petaflop sekundis seda, et masin suudab sekundis teostada miljon miljardit ujukomatehet (“flop” on ingliskeelsest väljendist Floating-point Operations tuletatud lühendsõna. — M. K.). Teisisõnu võimaldab Roadrunner teadlastel kahandada elevandisuuruseid probleemid kiiresti sääsesuurusteks ning modelleerida seni teostamatult keerukaid süsteeme, kirjutab Sciencedaily.

Üle-eelmise nädala lõpus ja eelmise alguses kasutasid Los Alamose ja IBMi uurijad masina testimiseks kolme eri arvutuskoodi. Nende seas oli üks, millele loojad ja seda pruukiv uurimismeeskond on andnud nimetuse PetaVision.

Tajumatkur PetaVision

PetaVision modelleerib inimese nägemissüsteemi, matkides enam kui miljardit nägemisneuronit ja triljoneid sünapse. Neuronid on närvirakud, mis ajus teavet töötlevad. Omavahel suhtlemiseks kasutavad neuronid, kaasaegsete arvutikiibi-transistoride analoogid, sünaptilisi ühendusi. Sünapsid talletavad mälestusi ja etendavad võtmerolli õpiprotsessis.

Sünapsid kehtestavad taseme, millel aju peab sooritama tehteid, täites selliseid ülesandeid nagu liikumine, kuulmine või nägemine. Kuna inimajus on umbes kvadriljon sünapsi, on inimtaju arvutusülesanne, mida tuleb lahendada kiirusega petaflop sekundis.

Seni pole arvutid saanud nägemisülesannetega nagu läheneva auto tuvastamine kiirteel või sõbra eristamine võõrast rahvasummas hakkama inimesega võrreldaval tasemel. Roadrunner on hakanud seda tõika korrigeerima.

Üle-eelmisel laupäeval kasutasid Los Alamose teadlased PetaVisionit enam kui miljardi nägemisneuroni modelleerimiseks, ületades kiiruse kvadriljon tehet sekundis (ehk üks petaflop sekundis). Eelmisel esmaspäeval saavutasid teadlased PetaVisioni abil uue arvutuskiiruse rekordi 1,144 petafloppi sekundis. See saavutus lööb lahti ukse inimlaadsete tajusooritusvõimetega elektronarvutite konstrueerimisele tulevikus. PetaVision nõuab vaid ühekordse täpsusega aritmeetikat, samas kui Roadrunneri kiiruse ametlikuks kinnitamiseks kasutatud LINPACK-kood rakendab topelttäpsusega tehteid.

“Roadrunner kuulutab uue ajastu saabumist Los Alamose Riiklikule Laboratooriumile,” teatas Los Alamose teadus-, tehnoloogia- ja konstrueerimisala asedirektor Terry Wallace. “Vaid nädal pärast masina ametlikku tutvustamist maailmale teostame me arvutusülesandeid, mis aasta eest olid olemas ainult kujutlustes.”

PetaVisioni esmaste katsetuste tulemuste põhjal usuvad Los Alamose uurijad, et suudavad reaalajas uurida kogu inimese ajukoore nägemissektorit — väidetavalt kõige olulisemat tajusüsteemi inimese ajus.

Võimalikke rakendusi on palju

Tajusoorituse inimtaseme saavutamine digitaalarvutis võib viia oluliste avastuste ja revolutsiooniliste tehnoloogiliste rakendusteni. Selliste rakenduste hulka kuuluvad ohumärke tuvastavad nutikaamerad ning autopiloodid, mis võivad keerukates olukordades nagu tihe linnaliiklus asendada saamatut sõidukijuhti.

Roadrunneriga töötavasse Los Alamose Riikliku Laboratooriumi arvutusteadlaste rühma kuuluvad Craig Rasmussen, Charles Ferenbaugh, Sriram Swaminarayan, Pallab Datta Los Alamosest ja Cornell Wright IBMist.

Vastava teooria ja Roadrunneril jooksutatavate koodide autorite hulka, PetaVisioni sünteetilise taju meeskonda kuuluvad Luis Bettencourt, Garrett Kenyon. Ilya Nemenman, John George, Steven Brumby, Kevin Sanbonmatsu ja John Galbraith Los Alamosest, Steven Zuker Yale’i Ülikoolist ning James DiCarlo Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist.

Roadrunner on maailma esimene superraal, mis saavutas püsiva arvutuskiiruse üks petaflop sekundis. Koostöös Los Alamose ja Riikliku Tuumaturbe Haldusametiga ehitas Roadrunneri IBM; see jääb üles Los Alamose Riiklikku Laboratooriumisse, kus seda hakatakse kasutama selliste arvutuste teostamiseks, mis märkimisväärselt parendavad USA suutlikkust tagada maa-aluseid katseid läbi viimata Ühendriikide tuumarelvade varu usaldusväärsust. Roadrunnerit kasutatakse ka teadustööks ja energiauuringuteks, tumeda energia ja tumeda aine olemuse mõistmiseks, materjalide omaduste ja reaktsioonide uurimiseks, keerukate neuroloogiliste ja bioloogiliste süsteemide modelleerimiseks ja biomeditsiinilisteks rakendusteks.

Roadrunner komplekteeriti kaubandusvõrgus saadaolevatest riistvarakomponentidest, kaasa arvatud sellistest, mida kasutatakse mängukonsoolide juures. Roadrunneri ainulaadne hübriidkonstruktsioon koosneb kahest sõlmest, mis sisaldavad kaht AMD topelttuumaga protsessorit Opteron ning arvutuskiirenditena PowerXCelli protsessoreid 8i. Need kiirendid on IBMi spetsiaalselt arendatud versioon Celli protsessorist, mida kasutatakse Sony mängukonsoolis PlayStation 3. Roadrunner kasutab operatsioonisüsteemi Linux. Projekti kogumaksumus küündib 120 miljoni dollarini.

Tõlkinud mart Kalvet.