جایگاه ابررایانه ملی؛ از رویا تا واقعیت

در حالی که اعلام شده بود ابر رایانه دانشگاه امیرکبیر در رتبه ۱۰۸ دنیا و ابر رایانه دانشگاه صنعتی اصفهان در رتبه ۱۰۶ جهانی قرار دارد با اعلام آخرین رتبه بندی ابرایانه ها مشخص شد که نام ایران در فهرست ۵۰۰ ابررایانه پرقدرت دنیا در سال ۲۰۱۱ قرار نگرفت.

به گزارش خبرنگار مهر، ابر رایانه، رایانه ای است که از نظر ظرفیت پردازش و سرعت محاسبه از سایر کامپیوترها قوی تر عمل می کند. این کامپیوترها برای کارهایی که به محاسبات زیاد و دقیق نیازمند است مانند پیش بینی وضع هوا، نمونه سازی مولکولی و تحقیقات در مورد جوش هسته ای و رمزگشایی کاربرد دارد.

اولین ابر رایانه در ایران در سال ۱۳۸۰ توسط محققان مرکز تحقیقات پردازش های فوق سریع دانشگاه صنعتی امیر کبیر به بهره داری رسید. محققان این مرکز این ابر رایانه را با بهره گیری از فناوری کلاستر با حافظه ای برابر ۵۶ گیگا بایت و ظرفیت ذخیره سازی ۵ هزار و ۸۰۰ گیگا بایت به مرحله بهره برداری رساندند.

این ابر رایانه دارای حداکثر توان پردازشی ۸۶۰ میلیارد عمل در ثانیه است این در حالی است که در قوانین تجارت جهانی، ابر رایانه های قوی تر از ۱۹۰ میلیارد عمل در ثانیه به عنوان سامانه راهبردی معرفی می شوند.

سیستم عامل مورد استفاده در این سامانه، لینوکس بوده و یک نرم افزار نیز برای مدیریت، نظارت و کنترل سیستم توسط محققان مرکز تهیه شد.

گام بعدی از سوی پژوهشگران ایرانی در پژوهشگاه دانشهای بنیادی برداشته شد. محققان این پژوهشگاه اولین ابر رایانه برای پردازش در حوزه نانو محاسباتی در پژوهشگاه دانشهای بنیادی را راه اندازی کردند. این ابر رایانه ظرفیت پردازش ۵۰۰ گیگا فلاپ را دارد ولی محققان این پژوهشگاه امیدوارند بتوانند ظرفیت پردازش را تا یک ترا فلاپ ارتقا دهند.

این ابر رایانه، محققان و متخصصان حوزه نانومحاسباتی و فیزیک نظری را در مطالعات سیستمهای مولکولی و اتمی، ساخت حسگرهای فوق حساس برای تشخیص و درمان بیماریها، ساخت روباتهای بسیار کوچک، ساخت داروهای هوشمند، فیزیک زیستی و ساخت اتمهای مصنوعی یاری می دهد.

شبیه سازی روندهای دینامیکی، شبیه سازی انباشت هیدروژن از جمله قابلیتهای این ابر رایانه است. ضمن آنکه این سیستم امکان محاسبات ۵۰۰ گیگا فلاپ محاسبه را دارد که با توافقهای صورت گرفته با ستاد ویژه توسعه فناوری نانو قرار است با افزایش دو برابری ظرفیت، قدرت پردازش اطلاعات این مرکز به یک ترا فلاپ (۱۰ به توان ۱۲ عملیات در ثانیه) برسد.

این اقدامات زمینه طراحی و ساخت دو ابررایانه ملی در دانشگاه های صنعتی امیرکبیر و صنعتی اصفهان فراهم کرد که در بهمن ماه سال قبل رونمایی شد و پس از آن آغاز به کار کرد.

ابر رایانه دانشگاه صنعتی امیرکبیر
ساخت ابررایانه امیرکبیر با سرمایه گذاری معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری و دانشگاه صنعتی امیرکبیر از اوایل سال ۸۸ آغاز شد. این سیستم که با مشارکت دانشکده های برق و کامپیوتر این دانشگاه اجرایی شد، دارای ریزپردازنده ای با ۲۸۸ عدد گره پردازشی با طراحی همگن و دارای بیش از ۴ هزار و ۶۰۰ هسته پردازشی است.

جمع قدرت محاسباتی این ابررایانه ۸۹ میلیارد عملیات در ثانیه است که شامل ۵/۴۲ ترافلاپس پردازنده های اصلی و ۵/۴۶ ترافلاپس پرازنده های کمکی است.

شبکه ارتباطی این ابررایانه با سرعت ۴۰ مگابایت در ثانیه عمل می کند و حجم حافظه اصلی آن به بیش از ۹ ترابایت می رسد. ظرفیت ذخیره سازی فعلی آن نیز ۱۶۰ ترابایت (هزار میلیارد بایت) است. این ابررایانه قابلیت اتصال به شبکه ابررایانش ملی (گرید) را دارد و می تواند نظارت یکپارچه بر اجزای سخت افزاری و سخت افزاری داشته باشد.

این ابررایانه همچنین قادر است مسائل عملی و مهندسی را که نیاز به محاسبات قوی و پیچیده دارد حل کند به همین دلیل از آغاز طراحی این سیستم یک تیم متخصص بر روی پیاده سازی نرم افزارهای مورد نیاز مراکز عملی و دانشگاهی و همچنین بخش صنعت فعالیت می کنند به طوریکه تا کنون بیش از ۶۰ نرم افزار کاربردی مانند نرم افزارهای مهندسی، نرم افزارهای دینامیک مولکولی، نرم افزارهای ERP و CRN، نرم افزارهای RENDERING و نرم افزارهای پایگاه داده‌ها بر روی این سیستم نصب شده است.

ابر رایانه دانشگاه صنعتی اصفهان
دومین ابررایانه ملی در دانشگاه صنعتی اصفهان طراحی و به بهره برداری رسید. این ابر رایانه دارای یک شبکه ارتباطی ۴۰ گیگابیتی برای محاسبات پردازشی بسیار سریع با قابلیت پشتیبانی از تعداد ۲۸۸ پورت ۴۰ گیگا بیت، دو شبکه گیگابیت برای مدیریت سامانه‌ و اجرای محاسبات بر اساس پروتیکل TCP/IPو یک شبکه برای پایش سخت افزار است.

این سامانه به یک سرویس دهنده ذخیره سازی با حجم بیش از ۴۰ ترابایت و فایل سیستم موازی Lustre بوده که از دیسکهای سخت SATA استفاده می کند که بر حسب نیاز حجم ذخیره سازی قابل ارتقا به هر حجم دلخواه خواهد بود.

برای پشتیبانی از قابلیت خواندن و نوشتن سریع نرم افزارهای کاربردی در حین اجرا از یک فایل سیستم موازی دیگر و سه سرور اختصاصی با دیسکهای سخت پر سرعت SAS با سرعت ۱۵ هزار دور در دقیقه با حجم بیش از ۷۰۰ گیگا بایت و قابل ارتقا استفاده شده است.

حافظه محاسباتی این سیستم بیش از ۷ هزار و ۵۰۰ گیگابایت بوده و حجم ذخیره سازی که در این سامانه پیش بینی شده در حال حاضر به بیش از ۳۰ هزار گیگابایت می رسد که متناسب با نیاز صنایع امکان افزایش نامحدود این فضا نیز در آینده وجود خواهد داشت.

حداکثر توان نامی ابررایانه دانشگاه صنعتی اصفهان ۶۶ ترافلاپس یعنی ۶۶ هزار میلیارد عملیات در ثانیه اعلام شده است.

وضعیت ابررایانه های ملی در میان ۵۰۰ کشور برتر

پس از رونمایی از ۲ ابررایانه ملی، اعلام شد که ابررایانه دانشگاه صنعتی امیرکبیر در رتبه ۱۰۸ قوی ترین ابررایانه های دنیا قرار می گیرد. به این ترتیب نام ایران در زمره چند کشور قوی سازنده کامپیوترهای سریع در دنیا ثبت می‌شود چرا که این سیستم حتی بدون در نظر گرفتن پردازنده های کمکی نیز در بین ۵۰۰ ابررایانه اول دنیا قرار خواهد گرفت.

دکتر علیرضا رهایی رئیس دانشگاه صنعتی امیرکبیر قدرت پردازش محاسباتی ابررایانه امیرکبیر را ۸۹ هزار میلیارد عملیات در ثانیه دانست و گفت: این میزان باعث شده است تا رتبه این پردازشگر فوق سریع را در مرتبه ۱۰۸ دنیا قرار دهد.

رتبه ابر رایانه دانشگاه صنعتی اصفهان در میان ابررایانه های دنیا نیز ۱۶۰ اعلام شد و مسئولان اعلام کردند که در رتبه بندی جهانی قوی ترین ابر رایانه ها که در ژوئن ۲۰۱۱ (خردادماه سال جاری) انجام می شود، ایران وارد این لیست خواهد شد.

این در حالی است که ایران بر خلاف ادعاهای ارائه شده در زمینه رتبه بندیهای جهانی تا کنون نتوانسته در پروژه طبقه بندی ۵۰۰ ابررایانه پرقدرت دنیا که ۲ بار در سال اقدام به معرفی ۵۰۰ ابر رایانه برتر می کند، جایگاهی برای خود به دست آورد.

بر اساس داده های این رتبه بندی، کشورهای ژاپن با دو ابر رایانه، چین با دو ابر رایانه، آمریکا با ۵ ابر رایانه و فرانسه جز ۱۰ کشور برتر در این رتبه بندیها هستند. بیشترین قدرت محاسباتی از آن کشور ژاپن با ۱۰ پتافلاپس است. پس از ژاپن، ابر رایانه چین با توان محاسباتی ۲.۵ پتافلاپس، آمریکا با توانهای محاسباتی ۱.۷، ۱.۱، ۱.۰۸، ۱.۰۵۴ ترافلاپس و فرانسه با ۱.۰۵۰ ترافلاپس قرار دارند.

با توجه به اینکه توان محاسباتی ابر رایانه های ایران ترافلاپس است، برای رسیدن به توان محاسباتی ۱۰ کشور برتر دنیا که در مقیاس پتافلاپس است، نیاز است تا ابررایانه های ایرانی به افزایش هزار برابری توان محاسباتی برسند.

ابر رایانه ها برای مطالعه در حوزه هایی چون فیزیک کوانتوم، هواشناسی، تحقیقات آب و هوا از جمله تحقیق در مورد گرم شدن کره زمین، مدل سازی مولکولی و مطالعه ساختارها و محتویات ترکیبات شیمیایی، ماکرومولکول های بیولوژیکی، پلیمرها و بلورها، شبیه سازیهای فیزیکی چون شبیه سازی هواپیماها در تونل های هوا، شبیه سازی انفجار سلاحهای هسته ای و تحقیق در مورد پیوست هسته ای کاربرد دارد.

بهتر بود تا دست اندرکاران راه اندازی دو سوپر کامپیوتر به جای پیش بینی و اعلام رتبه بندیهای جهانی این ابر رایانه ها بر کاربردهای آنها و برنامه های توسعه ای دو پروژه کلان کشوری تاکید می کردند تا شاید بتوانند در فضایی بدون جنجال خبری خدمات کاربردی را به بخشهای تحقیقاتی و صنعتی کشور ارائه دهند.

این امر را هرچند مدیر پروژه مرکز ابر رایانه دانشگاه صنعتی اصفهان در خصوص تعجیل در اعلام رتبه بندیهای جهانی گوشزد کرد ولی مسئولان با بی توجهی به عواقب اعلام این رتبه بندیها همچنان بر جایگاه جهانی ایران تاکید کردند و در حالی که انتظار می رفت، ایران بتواند در رتبه بندیهای نوامبر سال جاری یکی از رتبه های یک تا ۵۰۰ دنیا را کسب کند ولی این امر اتفاق نیفتاد و هیچ یک از ابررایانه های ایرانی در این رتبه بندی حایز رتبه نشدند.