null Käyttäjäkokemus: erinomainen

Käyttäjäkokemus: erinomainen!

CSC:n uusin supertietokone Mahti vihittiin tutkijoiden käyttöön virtuaalisena järjestetyssä seminaarissa 7.10. Tapahtumassa johtaja Erja Heikkinen OKM:stä ja CSC:n toimitusjohtaja Kimmo Koski painottivat Mahdin merkitystä Suomen tutkimusyhteisölle, laitetoimittajat toivat terveisensä ja kuusi Mahdin pilottikäyttäjää jakoi ensikokemuksiaan Mahdin käytöstä. Seminaari keräsi yhteensä liki 400 katsojaa.

Pilottihankkeet käynnistyivät helposti

CSC:n tieteellinen asiakaspaneeli valitsi 22 projektia Mahdin pilottikäyttäjiksi. Piloteiksi valittiin hyvin erityyppisiä projekteja, joiden odotettiin tuottavan laitteistolle raskaan kuorman ja testaavan uutta laitteistoa monipuolisesti. 

Miguel Caro (Aalto-yliopisto) käyttää koneoppimista apuna atomienvälisien potentiaalien mallintamiseen. Tutkimuskohteina hänellä on mm. hiilinanoputkien kasvatusmekanismi ja katalyytin löytäminen hiilidioksidin muuttamiseksi synteettiseksi polttoaineeksi.  

– Atomien vuorovaikutuksen kvanttimekaaninen kuvailu on laskennallisesti hyvin kallista ja klassiset metodit eivät ole tarpeeksi tarkkoja. Koneoppimisen avulla voimme parantaa tätä tilannetta. Hyödymme siitä, että käytössämme on Mahdin CPU-laskenta kvanttimekaniikassa ja Puhti tekoälyn kouluttamisessa, mikä on yksi pullonkauloista.

– Kiitokset Suomen Akatemialle rahoituksesta ja CSC:lle CPU-ajasta ja ihmisajasta, mikä on CPU-aikaa arvokkaampaa. CSC:llä on maailmanluokan resurssit ja maailmanluokan käyttäjätuki. Laskenta-ajan hakeminen on hyvin kevyttä ja hakemisessa säästyvän ajan voi käyttää uuteen tieteeseen.

Vivek Sharma (Helsingin yliopisto) soveltaa suurteholaskentaa ja molekyylidynamiikkaa biologiaan. Monet tunnetut rakenteet ovat staattisia snapshotteja, mutta biomolekyylit tekevät työnsä jatkuvassa liikkeessä. Sharman tavoitteena on lisätä dynamiikka staattisiin rakenteisiin. Hyvä esimerkki on proteiinien laskostuminen, missä on hyvin tärkeä ymmärtää liike.

Sharma tutkii hyvin tärkeätä entsyymiä kehossamme, hengitysketjun kompleksi I:stä. Tämä entsyymi on soluhengityksessä hyvin keskeisessä asemassa. Soluhengitys on solujen energia-aineenvaihduntaa, jossa solut vapauttavat ravinnon sisältämää energiaa käyttöönsä.

– Laskennallinen lähestymistapa on tarpeellinen ymmärtääksemme biomolekyylien toimintaa ja tähän tarvitaan supertietokoneita.

Pilotissaan Sharma laski mikrosekunnin atomistisen molekyylidynamiikkasimulaation 1,3 miljoonan atomin mallille koko kompleksista 

– Puhti ja Mahti ovat ideaalisia tämän tyyppisiin suuren skaalan simulaatioihin.

Andrea Sand (Helsingin yliopisto) tutkii säteilyn vaikutuksia materiaaleihin ja kertoo omasta EETT-hankkeestaan (Electronic Excitations in Tungsten, elektronien virittyminen volframissa).

Elektronien tutkimiseen tarvitaan kvanttimekaniikkaa, joka vaatii raskasta laskentaa ja runsaasi resursseja. 

Sandin käyttämässä menetelmä käyttää yhtä laskentaydintä yhtä elektronia kohti. 

– Tässä työssäni laskin 1000 atomin systeemiä ja 12 elektronia atomia kohti – pystyin helposti jakamaan työn 12 000 ytimelle ja tämä on se, minkä Mahti mahdollistaa.

Maarit Käpylä (Aalto-yliopisto) tutkii Auringon magneettikenttiä ja esittää miten pienen skaalan dynamo tapahtuu Auringossa ja miten se vaikuttaa avaruussäähän – ja miten tätä laskettiin CSC:n ”mahtavalla Mahdilla”. 

Aurinko on jättimäinen kaasupallo, mutta myös valtava magneetti, ja erilaiset magneettiset aktiviteetit aiheuttavat auringon hiukkaspurkaukset. Nämä purkaukset näkyvät meille revontulina, mutta ne vaikuttavat avaruussäähän ja aiheuttavat häiriöitä mm. satelliittien toimintaan, sähköverkkoon, viestintäyhteyksiin ja lentoliikenteeseen. Siksi on tärkeätä ymmärtää miten Auringon toiminta saa aikaan avaruussään muutokset.

– Dynamo on huonosti tunnettu ilmiö. Auringon pinta kiehuu, siellä on ikuinen turbulenssi ja numeerinen mallinnus on ainoa tapa tutkia. Tämän Mahti-pilotin resurssien ansiosta saimme ajettua isomman mallin ja saimme tulokseksi, että pienen skaalan dynamotoiminnan pitäisi olla mahdollinen Auringossa. Suurempi malli tuottaa myös huomattavasti enemmän dataa ja tähän pitää varautua, etenkin tulevissa eksaskaalan supertietokoneissa.

Rupert Gladstone (Lapin yliopisto, Arktinen keskus) simuloi Etelämantereen mannerjäätikön epävarmaa tulevaisuutta ja sen vaikutusta merenpinnan nousuun. Hän käyttää pääosin CSC:llä kehitettyä Elmer/Ice-ohjelmistoa.

Gladstone on työskennellyt useissa maissa ja useitten HPC-keskusten kanssa eikä ole ennen työskennellyt yhtiön kanssa, joka on linkittynyt niin selvästi HPC:n ja tieteen väliin. 

– Kumppanini CSC:llä eivät vain pyöritä HPC-koneita, vaan he kehittävät aktiivisesti tieteellistä koodia ja tekevät tiedettä itsekin. Mielestäni se on hyödyllistä.

Puhdin ja Mahdin myötä tutkijat voivat ajaa yhä tarkempia malleja paremmalla resoluutiolla ja yhdistää jää- ja -valtamerimalleja. 

– Nyt käytössä olevilla resursseilla voidaan jo saavuttaa huimaa parannusta jäätikkömallinnukseen. Suurin esteemme on nyt ohjelmiston kehittäminen sellaiseksi, että saisimme parhaan hyödyn olemassa olevasta laitteistosta.

Karoliina Honkala (Jyväskylän yliopisto) testaa Mahdin tehoja käyttämällä tiheysfunktionaaliteoriaan perustuvia molekyylidynamiikkasimulaatioita. Hän tutkii zirkonium-pinnalla olevia rodium- ja platinaklustereita, jotka voivat toimia hyvin katalyytteina.

– Tavoitteena on ymmärtää kuinka monta rakenteellisesti erilaista klusteri-isomeeria on olemassa kullekin metallille ja klusterin koolle. Tämä oli mahdollista Mahdin laskentakapasiteetin avulla, ilman sitä tätä ei olisi saatu laskettua.

– Käyttäjäkokemus: erinomainen! Pystyimme aloittamaan heti, kun Mahti avattiin. Ongelmia ei juurikaan ollut. 

Tutkijat mukana jo hankinnan suunnittelun alkuvaiheessa

Erja Heikkinen kertoo, että hankintaa suunniteltaessa käyttäjät otettiin mukaan jo alkuvaiheessa. Tarvekyselyssä tutkijat nostivat perinteisen HPC:n rinnalle yhä merkittävimmiksi nousevat datanhallinnan ja tekoälyn. Suuri DL2021-ympäristön tuoma muutos oli, kun CSC:n asiakaskunta laajeni kattamaan myös muiden ministeriöiden alaiset tutkimuslaitokset.

– Uusi ympäristö mahdollisti nopean reagoinnin äkillisesti nousseeseen tutkimustarpeeseen, minkä covid-19-tauti aiheutti. Tämä ohituskaista oli rohkaiseva esimerkki laajemmasta yhteiskunnallisesta vaikuttavuudesta, Erja Heikkinen sanoi. 

Kimmo Koski nostaa puheessaan siirtymän laskennasta datalaskentaan tekoälymaustein. Tavoitteena on rakentaa ekosysteemi Mahdin ympärille
– Mahti on mahdollistanut tiedettä tehokkaasti heti ensimmäisestä päivästä lukien. Käyttöaste on ollut jopa 99 %.


Katso Mahdin vihkiäisseminaari CSC:n Youtube-kanavalta

Lue lisää Vivek Sharman tutkimuksesta:

Lue lisää Rupert Gladstonen tutkimuksesta

Lue lisää Miguel Caron tutkimuksesta

Lisää tästä aiheesta » Siirry sisältöihin ja uutisiin »

Tommi Kutilainen