Autor Halyna Hyryavets

Časť z prednášok, ktoré na seba budú voľne nadväzovať, sa bude venovať aplikáciám strojového učenia a umelej inteligencie. Príďte si vypočuť slovenských expertov a využite možnosť diskutovať s nimi v neformálnej atmosfére!

Radi by sme pozvali nielen vedcov a študentov, ale aj širšiu verejnosť a všetkých, ktorých téma superpočítania zaujíma. Výskum a vývoj s využitím vysokovýkonných výpočtov je multidisciplinárny a je určite výhodou, ak používateľ okrem vlastného odboru ovláda aj základy metód modelovania a simulácií, programovania, operačných systémov a podobne. V tomto semestri sa najprv pozrieme na metódu kvantového Monte Carla, ktorá sa javí ako veľmi perspektívna aj pre exascale superpočítače ďalšej generácie. Priblížime si rolu výkonných počítačov v predpovedi počasia a následne sa budeme venovať téme strojového učenia a umelej inteligencie od základov až k jednotlivým zaujímavým aplikáciám.

Prednášky sú predbežne naplánované v hybridnom režime, teda je možné sa zaregistrovať a zúčastniť sa ich prezenčne. Pre nepredvídateľnú pandemickú situáciu a meniace sa pravidlá pre hromadné podujatia však budeme približne týždeň pred každým podujatím informovať o presnom formáte prostredníctvom našej webstránky a sociálnych sietí.

Vy sa môžete tešiť na nasledovné témy a rečníkov a my sa budeme tešiť na vás!

• Modelovanie elektrónových vlastností 2D systémov metódami kvantového Monte Carla – Ivan Štich z Fyzikálneho ústavu SAV (15. februára)
• Využitie HPC v operatívnej predpovedi počasia na Slovensku – Jozef Vivoda zo Slovenského hydrometeorologického ústavu (1. marca)
• Úvod do umelých neurónových sietí a evolučných algoritmov – Ivan Sekaj z Ústavu robotiky a kybernetiky, FEI STU (15. marca)
• Hlboké učenie a jeho základné aplikácie pre počítačové videnie – Andrej Lúčny z Katedry informatiky FMFI UK (29. marca)
• Úvod do aplikácií zložitých výpočtov v medicíne – Zuzana Černeková z oddelenia počítačovej grafiky a videnia, Katedra aplikovanej informatiky FMFI UK a Peter Bluska z Rádiológia s.r.o.  (12. apríla)
• Využitie ML/AI pre aplikácie v chémií – potenciálne liečivá na Covid-19 – Marián Gall z Výpočtového strediska SAV (26. apríla)
• Aktuálne problémy reinforcement learningu – Michal Chovanec zo spoločnosti  Tachyum (10. mája)
• Prirodzená a umelá inteligencia – Tomáš Hrodmádka z Neuroimunologickeho ústavu SAV (24. mája)
  

Registrácia

Facebook Centra spoločných činností

YouTube Centra spoločných činností

Účastníci získali prehľad o základných pojmoch a definíciách, ako operačný systém umožňuje a zabezpečuje prístup aplikácií a procesov k prostriedkom a ako tieto prostriedky spravuje. Dozvedeli sme sa viac o stavoch a zmenách stavu jednotlivých procesov. Zaujímavé boli aj informácie o tom, ako vyzerá politika a réžia plánovača (scheduler), ktorý prístup na CPU procesom prideľuje.

Z hľadiska vysokovýkonných výpočtových prostriedkov nás zaujíma, ako funguje OS v prostredí s mnohými procesormi. Zvyšovanie počtu procesorov je prirodzenou odpoveďou na rýchly nárast požiadaviek aplikácií a súčasne limitov zvyšovania výkonu jediného CPU. Operačný systém teda môže úlohy rozdeľovať medzi viaceré fyzické procesory (alebo jadrá), pričom tieto procesy sú nezávislé a môžu bežať súbežne. Programátori môžu využiť výhody viacerých procesorov a svoje úlohy rozdeliť na viacero súbežných podúloh. Tieto už ale nie sú nezávislé a väčšinou je potrebné, aby medzi sebou navzájom komunikovali. Jedna úloha – proces môže mať teda viacero samostatných tokov riadenia, ktoré nazývame vlákna (threads) a ktoré zdieľajú väčšinu prostriedkov tohto procesu, vrátane pamäte. Z pohľadu architektúry to môže vyzerať ako na obrázku ilustrujúcom schému symetrického multiprocesorového systému (Obr. 2), kde je jedna pamäť zdieľaná viacerými rovnocennými procesormi (architektúra UMA – Uniform Memory Access). Tu je potrebné ošetriť synchronizáciu prístupu k tejto spoločnej pamäti, čo je možné urobiť viacerými spôsobmi. Prístup SMP – symetrického multiprocesingu má však nevýhody ako zlá škálovateľnosť, čakanie pri synchronizácii, tzv. cache trashing.

Ak fyzickú pamäť rozdelíme na viaceré moduly, dosiahneme menšie zaťaženie zbernice, pretože procesory budú najviac využívať vlastnú lokálnu pamäť. Tento prístup poznáme ako NUMA – Non-Uniform Memory Access. Tu je najvýhodnejšie, ak OS alokuje úlohe pamäť pre dáta čo najbližšie k procesoru, na ktorom úloha beží. Na obrázku vidíme príklad prepojenia 4 procesorov:

Prednáška pokryla aj tému správy pamäte, virtuálnu pamäť a jej alokáciu – vrátane konceptu overcommit a tému súborového systému a jeho hierarchie.

Operačné systémy a ich fungovanie v HPC prostredí by si určite zaslúžili aj viac priestoru, ako náš formát môže poskytnúť. Ak vás téma zaujala, na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky UK na túto tému prednáša práve Dr. Dušan Bernát – a ak ste našu prednášku nestihli, môžete si ju pozrieť na Facebookovom profile alebo YouTube Centra spoločných činností SAV.

Harmonogram prednášok:

•  23. novembra o 17:00 – Krátky návod ako paralelizovať program
  Jaroslav Suchánek (Biomedicínske centrum SAV)
•  7. decembra o 17:00 – Federatívne distribuované počítanie
  Ladislav Hluchý (Ústav informatiky SAV)

Viac informácií o prednáškach

• 

• 

Následný diskusný panel, organizovaný s podporou NCC pre HPC, sa sústredil na situáciu v oblasti HPC na Slovensku. Lukáš Demovič, riaditeľ Centra spoločných činností  Slovenskej akadémie vied, ktoré verejnú HPC infraštruktúru na Slovensku prevádzkuje, hovoril o momentálnych možnostiach, prebiehajúcich projektoch a plánoch na významné rozšírenie výpočtových kapacít. Dôležitosť investícií a podpory v tejto oblasti zdôraznili aj ďalší rečníci. Prof. Ivan Štich, ktorý sa podieľa na aktivitách TREX CoE, ukázal možnosti modelovania 2D materiálov metódou Quantum Monte Carlo, ktorá má do budúcna veľký potenciál pre využitie prichádzajúcich exascale systémov. Prof. Mária Bieliková predstavila nový jazykový model pre slovenčinu SlovakBert vyvinutý Kempelenovým inštitútom inteligentných technológií, ale spomenula aj problematiku energetickej náročnosti AI aplikácií a načrtla možné riešenia. Jozef Vivoda predstavil modely predpovedí počasia, ktoré realizuje a vyvíja Slovenský hydrometeorologický ústav, ich presnosť a výpočtovú náročnosť. Ďalšími účastníkmi panelu zo súkromného sektora boli Robert Cisár zo spoločnosti Tachyum a Luboš Kolář z HPE.

Všetci účastníci panelu sa zhodli, že je potrebné do HPC technológií na národnej úrovni investovať a zároveň podporovať rozvoj celého ekosystému. Tiež sa zhodli na najčastejších prekážkach pri plánovaní nákupu a nákupe superpočítačov, čo sú najmä nekoncepčnosť v prístupe štátu, zdĺhavé a komplikované procesy verejného obstarávania. Národné kompetenčné centrum sa usiluje predovšetkým o vybudovanie podporného ekosystému a o zvýšenie adopcie HPC nástrojov a súvisiacich technológií naprieč všetkými sektormi. Bez dostupnej a výkonnej infraštruktúry je však naša úloha mimoriadne náročná.

Prezentácie rečníkov:
Ako je na tom Slovensko so superpočítaním? – Lukáš Demovič.
HPC a numerická predpoveď počasia na Slovensku -Jozef Vivoda.
Kto si môže dnes dovoliť umelú inteligenciu? – Mária Bieliková.
Je superpočítač vhodný len pre vedu? – Robert Cisár.
Modelovanie 2D polovodičov metódami exascale computingu – Ivan Štich.
Superpočítač není jen o výpočetním výkonu – Luboš Kolář.
Prečo potrebujeme superpočítače? – Diskusia.

Výkon počítačov sa zvyšoval vďaka novým technológiám a inováciám v oblasti výroby polovodičových zariadení, čo umožnilo každé dva roky približne zdvojnásobiť počet komponentov na jeden integrovaný obvod – tento trend popisuje tzv. Moorov zákon. Tu sa však už v súčasnosti blížime k fyzikálnym limitom.

Ďalšie urýchlenie výpočtov sa dá dosiahnuť použitím paralelizmu, čo dnešné architektúry superpočítačov s využitím vysokorýchlostných sietí, bežne umožňujú. Doc. Šperka účastníkov previedol aj krátkou históriou od prvých paralelných vektorových počítačov a prvého superpočítača Cray-1 až po dnešné superpočítače.

Popularizačno-vzdelávacie prednášky sú spoločnou aktivitou Múzea počítačov CSČ SAV a Národného kompetenčného centra (NCC) pre vysokovýkonné počítanie. NCC ako primárny kontaktný bod pre HPC na Slovensku zastrešuje okrem iného aj vzdelávacie a propagačné aktivity v tejto oblasti.

Záznam z podujatia si môžete pozrieť na Facebookovom profile a na YouTube Centra spoločných činností SAV a už teraz sa môžete zaregistrovať na naše ďalšie prednášky. Harmonogram prednášok:

•  10. novembra 2021 o 17:00 – Operačné systémy v multiprocesorových klastorch
  Dušan Bernát (Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK)
•  23. novembra o 17:00 – Krátky návod ako paralelizovať program
  Jaroslav Suchánek (Biomedicínske centrum SAV)
•  7. decembra o 17:00 – Federatívne distribuované počítanie
  Ladislav Hluchý (Ústav informatiky SAV)
•  21. decembra o 17:00 – Modelovanie elektrónových vlastnosti 2D systémov metódami kvantového Monte Carla
  Ivan Štich (Fyzikálný ústav SAV)

Viac informácií o prednáškach

Registrácia

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Mnohí používatelia HPC na Slovensku pracujú vo svojom výskume práve s aplikáciami, ktoré využívajú tieto algoritmy. Ako vývojár niektorých metód používaných v chemickom modelovaní sa podelil aj o skúsenosti s efektívnou paralelizáciou softvéru a opísal hlavné prekážky v implementácii. Hoci sa takéto presné výpočty nedajú aplikovať na väčšie systémy, používajú sa na nastavenie presnosti iných metód, ktoré dokážu popísať a predpovedať vlastnosti komplexných molekúl, napríklad liečiv alebo nových materiálov.

Popularizačno-vzdelávacie prednášky sú spoločnou aktivitou Múzea počítačov CSČ SAV a Národného kompetenčného centra (NCC) pre vysokovýkonné počítanie. NCC ako primárny kontaktný bod pre HPC na Slovensku zastrešuje okrem iného aj vzdelávacie a propagačné aktivity v tejto oblasti.

Záznam z podujatia si môžete pozrieť na Facebookovom profile a na YouTube Centra spoločných činností SAV a už teraz sa môžete zaregistrovať na naše ďalšie prednášky. Harmonogram prednášok:

• 26. októbra o 17:00 – Vývoj technológií a architektúr počítačov – od sériových jednoprocesorových po súčasné superpočítače
  Martin Šperka (Múzeum počítačov, CSČ SAV)
•  9. novembra 2021 o 17:00 – Operačné systémy v multiprocesorových klastorch
  Dušan Bernát (Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK)
•  23. novembra o 17:00 – Krátky návod ako paralelizovať program
  Jaroslav Suchánek (Biomedicínske centrum SAV)
•  7. decembra o 17:00 – Federatívne distribuované počítanie
  Ladislav Hluchý (Ústav informatiky SAV)
•  21. decembra o 17:00 – Modelovanie elektrónových vlastnosti 2D systémov metódami kvantového Monte Carla
  Ivan Štich (Fyzikálný ústav SAV)

Viac informácií o prednáškach

Registrácia

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Na expertov z PoP CoE sa môžete obrátiť, ak potrebujete optimalizovať paralelný softvér a chcete porozumieť problémom s jeho výkonom. Služby, ktoré sú poskytované bezplatne, sú určené pre vývojárov paralelných programov a ich vlastníkov, ale využiť ich môžu aj používatelia a HPC centrá prevádzkujúce infraštruktúru.

PoP CoE má na svojom konte už 21 úspešných spoluprác s univerzitami, ale aj súkromnými spoločnosťami, ktorým tento projekt pomohol zoptimalizovať softvér, identifikovať jeho potenciálne problémové časti a objasniť, ako fungujú algoritmy jednotlivých aplikácií na HPC infraštruktúre. Pozrite si webinár o skúsenostiach malých a stredných podnikov v Európe, ktoré služby PoP využili:

Služby poskytované POP CoE:

• zhodnotenie výkonu paralelných aplikácií;
• proof-of-concept projekty;
• semináre a workshopy.

Ak máte záujem o služby PoP, stačí kontaktovať Národné kompetenčné centrum na eurocc@nscc.sk, ktoré vás prepojí s odborníkmi z IT4I v Ostrave alebo vyplniť jednoduchý kontaktný formulár. Všetky služby poskytované centrom excelentnosti sú bezplatné pre akademické, výskumné i komerčné organizácie v EÚ.

 

Viac informácií o centre excelentnosti a ich aktivitách:

• POP CoE
• POP Blog
• zoznam noviniek
• POP Newsletter
• POP organizovné eventy

Úvodné podujatie na tému Súčasné trendy a vízia rozvoja HPC na Slovensku si zobrali na starosti Filip Holka, vedúci oddelenia vysokovýkonnej výpočtovej techniky a Lukáš Demovič, riaditeľ CSČ. V prvej časti sa účastníci dozvedeli, ako definujeme superpočítač, na akých technológiách sú dnešné superpočítače postavené, čo všetko sa pri ich dizajne musí brať do úvahy, tiež ako sa vyhodnocuje výkon a energetická efektivita. Druhá časť prednášky priniesla zaujímavú rekapituláciu histórie HPC na Slovensku, ale aj popis súčasného stavu a kapacít v porovnaní s Európou i s okolitými krajinami. Je zrejmé, že Slovensko potrebuje investovať do HPC infraštruktúry a podporiť digitalizáciu a využitie inovatívnych technológií, ak chce udržať krok s Európou. Keďže Slovensko je súčasťou európskych štruktúr PRACE-RI a EuroHPC JU, dotkli sme sa aj výhod a príležitostí, ktoré nám a našim používateľom medzinárodná spolupráca prináša.

V neposlednom rade sme sa venovali aj iniciatívam, ktoré vznikli na slovenskej pôde – konkrétne Národnému superpočítačovému centru (NSCC), ktorého ambíciou je rozvoj HPC infraštruktúry a podpora vysokovýkonného počítania na Slovensku.

Prestávku s občerstvením a kávou účastníci využili na neformálne rozhovory a diskusie s organizátormi a rečníkmi.

Záznam z podujatia si môžete pozrieť na Facebookovom profile a na YouTube Centra spoločných činností SAV a už teraz sa môžete zaregistrovať na naše ďalšie prednášky.

Harmonogram prednášok:

•  12. októbra o 17:00 – Počítačové simulácie a výpočty ako esenciálny nástroj vedy
  Pavol Neogrády (Prírodovedecká fakulta UK)

• 26. októbra o 17:00 – Vývoj technológií a architektúr počítačov – od sériových jednoprocesorových po súčasné superpočítače
  Martin Šperka (Múzeum počítačov, CSČ SAV)

•  10. novembra 2021 o 17:00 – Operačné systémy v multiprocesorových klastorch
  Dušan Bernát (Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK)

•  23. novmebra o 17:00 – Krátky návod ako paralelizovať program
  Jaroslav Suchánek (Biomedicínske centrum SAV)

•  7. decembra o 17:00 – Federatívne distribuované počítanie
  Ladislav Hluchý (Ústav informatiky SAV)

•  21. decembra o 17:00 – Modelovanie elektrónových vlastnosti 2D systémov metódami kvantového Monte Carla
  Ivan Štich (Fyzikálný ústav SAV)

Viac informácií o prednáškach

Registrácia
 

 

Národné kompetenčné centrum pre HPC  organizuje sériu populárno-vzdelávacích prednášok o tom, kde všade vedci potrebujú superpočítače a vysokovýkonnú výpočtovú techniku. Ide o spoločnú aktivitu NCC a Múzea počítačov Centra spoločných činností SAV.

Každý používateľ uzná, že využitie HPC v rôznych vedných odboroch je multidisciplinárna problematika. Je potrebné mať znalosti nielen zo špecifickej vedeckej oblasti, ale aj z metód modelovania a simulácií, základov programovania, operačných systémov a architektúry počítačov. Prvé prednášky budú preto venované úvodu do tejto problematiky, čo využijeme v ďalších prezentáciách, v ktorých vám odborníci zo SAV a slovenských univerzít priblížia použitie HPC v rôznych vedeckých odboroch. Našim cieľom je do istej miery pokryť to, čo chýba v kurikulách vysokých škôl a pokúsiť sa podať komplexné informácie a to aj v kontexte svetového vývoja.

Prednášky sú vhodné pre študentov, ale aj pre širšiu verejnosť a všetkých záujemcov, ktorí sa chcú dozvedieť viac o HPC technológiách, ich vývoji a možnostiach ich využitia. Súčasťou prednášok, ktoré sa budú konať v Aule SAV v areáli na Patrónke  bude aj otvorená diskusia s prednášajúcim v neformálnej atmosfére. Prednášky bude možné sledovať aj online prostredníctvom YouTube. Účasť na prednáškach je bezplatná, no je počas nich povinné dodržiavať všetky platné hygienické opatrenia v súvislosti s pandémiou Covid-19. Tiež je potrebné sa zaregistrovať na stránke http://itkurzy.sav.sk/prednasky.

Sme veľmi radi, že naše pozvanie prijali zaujímaví hostia a tešíme sa na inšpiratívne prednášky a podnetné diskusie v uvoľnenej atmosfére pri káve a malom občerstvení!

Harmonogram prednášok a registrácia:

•  29. septembra o 17:00 – Súčasné trendy a vízia rozvoja HPC na Slovensku
  Filip Holka (CSČ SAV), Lukáš Demovič (CSČ SAV)

•  12. októbra o 17:00 – Počítačové simulácie a výpočty ako esenciálny nástroj vedy
  Pavol Neogrády (Prírodovedecká fakulta UK)

•  26. októbra o 17:00 – Vývoj technológií a architektúr počítačov – od sériových jednoprocesorových po súčasné superpočítače
  Martin Šperka (Múzeum počítačov, CSČ SAV)
  
  

Ak by ste mali záujem o prednášku na konkrétnu tému, ale nenašli ste ju v našom harmonograme, neváhajte nás kontaktovať!

Nenechajte si ujsť zaujímavé aktivity Národného kompetenčného centra pre HPC (prednášky, bezplatné IT kurzy, hackathony, podujatia), sledujte nás na sociálnych sieťach a prihláste sa na odber nášho newslettera. 

Viac informácií o prednáškach

Registrácia