جهش اطلاعاتي دنياي رايانه

اين نوشته يک گزارش علمي است از پروژه ملي ژاپن به اسم NAREGI که مخفف National Research Grid Initiative مي باشد که طي يک همايش بين المللي در معرض داوري دانشمندان و متخصصان سراسر دنيا قرار گرفت. نگارنده خود نيز در اين همايش شرکت داشت که جهت اطلاع دوستان محقق داخلي و مسولان مربوطه اين گزارش را تقديم مي نمايد. هدف اصلي پروژه NAREGI اين است که به قدرت محاسباتي پتا(10 به توان 15) فلاپ بر ثانيه دست بيابند. اين ميزان قدرت محاسباتي معادل يک ميليون پينتيوم 4 است. اين پروژه از سال 2003 تا 2007 با بودجه اي از حدود 20 ميليون دلار بر سال تعريف شده است. يعني براي کل پروژه 5 ساله 100 ميليون دلار بودجه پيش بيني شده است. شايد چيزي مثل درآمد نفتي يک روز ما!

قرار است با اين قدرت محاسباتي پتافلاپ بر ثانيه چه کاري بکنند؟ اين طوري که پروفسور H. Nakamura رييس انيستيتوي علوم مولکولي نارا- ژاپن ميگفت اهداف به اين شکل است: 1- به وجود آوردن و نهادينه کردن علم جديدي به اسم علم نانو (نه تکنولوژي نانو) به عنوان يکي از علوم پايه. به نظر نگارنده روحيه متواضع و بي ادعاي ژاپني به سختي مي تواند ادعايي از اين نوع داشته باشد و اگر يک دانشمند ژاپني چنين ادعايي بکند بايد خيلي آن را جدي گرفت! 2- مفهوم GRID را به عنوان ابزار طبيعي اين علم درآورند. GRID يک محيط محاسباتي ناهمگون است که مساله ترجمه کدهاي کامپيوتري بين سيستم عامل‌هاي مختلف را مرتفع خواهد کرد. در حقيقت GRID خود يک سيستم عامل است که توسط ابزارهايي به اسم middleware امکان ارتباط بين کدهاي توسعه يافته تحت سيستم عامل‌هاي مختلف را فراهم مي کند. براي توسعه سيستم عامل GRID و middleware‌هاي مربوطه حدود 300 مهندس کامپيوتر مطابق گفته معاون وزير علوم ژاپن در اين پروژه مشارکت دارند. تاکنون ژاپني‌ها توانسته اند به طور موفقيت آميزي چند برنامه را به عنوان مثالي از عملي بودن اين محيط محاسباتي با استفاده از سيستم GRID حل نمايند: شبيه سازي مولکول‌هاي بزرگ از حدود پروتيين‌ها در خلا با قدرت محاسباتي فعلي به صورت کاملا کوانتومي وجود ندارد. وجود حلال (يعني 10 به توان 23 مولکول آب!) مساله را از اين نيز پيچيده تر ميکند.ولي با استفاده از قدرت فعلي محاسباتي از حدود 17 ترا (10 به توان 12) فلاپ بر ثانيه ژاپني‌ها توانسته اند برخي واکنش‌هاي شيميايي در محلول‌ها و من جمله فرايندهاي حياتي مربوط به پروتيين‌ها را شبيه سازي کنند. اين ميزان قدرت محاسباتي توسط حدود سه هزار رايانه در سرتاسر ژاپن تامين ميشود که توسط شبکه فوق سريع به هم مربوط اند.

هدف غايي اين است که بتوانند قطعات الكترونيك مقياس نانومتر (مشتمل بر حدود يک ميليون الکترون) را بدون ساختن قطعات در آزمايشگاه بر روي سيستم GRID شبيه سازي کنند. البته کاربرد سيستم GRID به شبيه سازي‌هاي کوانتومي و فرايندهاي شيميايي يا کاربردهاي آن در ماده بيولوژيک منحصر نيست. نکته جالب توجه اين است که حدود 40 کمپاني مهم ژاپني نظير هيتاچي و تويوتا نيز در اين پروژه مشارکت دارند. مثلا يکي از کاربردهاي بالقوه اين محيط محاسباتي ميتواند شبيه سازي تصادف خودرو‌ها با جزييات بيشتر و دقيق تر باشد.

نکاتي هم از بحث با برخي دانشمندان اروپايي و آمريکايي که به اين همايش دعوت شده بودند نقل مي‌کنم: پروفسور Sandro Sorella از مرکز SISSA در ايتاليا معتقد است که هرچقدر که تعداد زيادتري کامپيوتر از مراکز مختلف را بتوان تحت تکنولوژي GRID به هم متصل کرد، به همان ميزان نيز متقاضي استفاده از شبکه و اجراي برنامه در شبکه افزايش خواهد يافت که عملا فرقي بين استفاده از GRID يا عدم استفاده از آن وجود ندارد. پروفسور Takami Tohyama از انيستيتوي تحقيقات مواد دانشگاه توهوکو ژاپن در جواب اين سوال من که شما تميز ترين کد قطري سازي دقيق دنيا را در طي 15 سال گذشته توسعه داده ايد حاضريد اجازه دهيد کس ديگري آن سوي دنيا کد شما را کامپيايل کرده و از آن استفاده کند گفت که اين يک روياست! تحقق آن سخت به نظر ميرسد. يک پروفسور روسي الاصل از کانادا هم که متخصص محاسبات بزرگ مقياس است معتقد بود که اگر به فرض به هدف پتافلاپ برسند فقط قدرتشان 1000 برابر قدرت محاسباتي نوعي خوشه‌هاي 512 تايي است که به معناي 10 برابر شدن ابعاد فضايي يک سيستم 3 بعدي است و اشتهاي ما را براي سيستم‌هاي بزرگتر برخواهد انگيخت. چون هنوز اين ميزان كافي نيست.

پروفسور G. Baskaran از انيستيتوي علوم رياضي مدرس هندوستان معتقد است راه حل مسايل پيچيده در فيزيک ماده چگال يا ماده بيولوژيک کامپيوترهاي بزرگ نيست! وقتي يک مساله جديدي با ميزان پيچيدگي جديد فرا روي ما قرار ميگيرد، براي حل آن نياز به ابداع «مفهوم» جديد داريم. به نظر نگارنده نيز اين استاد بزرگوار در حالت کلي فرمايششان متين است. اما به هر صورت کشور ما براي بسياري از مسايل به قدرت محاسباتي از حدود چند ده ترافلاپ بر ثانيه (معادل چند هزار پنتيوم 4) براي برخي پروژه‌هاي ملي نياز دارد.

اگر قرار است که اين ميزان قدرت محاسباتي با چيزي مثل چند ده ميليون دلار حاصل شود براي مملکت ما کار سختي نيست. فقط کافي است که کار را به کاردان بسپارند!! مملکت ما در حال حاضر در شيمي داراي دانشمنداني است که توسط استانداردهاي بين المللي به عنوان دانشمند پر استناد معرفي شده اند. در فيزيک هم تا آنجايي که نگارنده خود به عنوان محقق فيزيک مطلع است دانشمندان قابلي در اين کشور وجود دارند. درعلوم کامپيوتر با اينکه رشته تخصصي بنده نيست ولي بچه‌هايي که قادرند در سطح اسباب بازي (مسابقه فوتبال روبات‌ها) در دنيا اول شوند به وضوح مي توانند در سطوحي جدي تر و کاربردي تر از اين حرف‌ها شانه به شانه دوستان ژاپني ما پيش بروند. در رشته‌هاي ديگر نيز مطمئنا کساني هستند که در صورت اعتماد به آنها قاردند کارهاي مهمي انجام دهند.

نکته آموزنده‌اي که از اين همايش ژاپني مي توان آموخت اين است که روحيه پاسخگويي دانشمندان ژاپني ايجاب ميکند که به ازاي پول 20 ميليون دلار بر سالي که تاکنون استفاده کرده اند، چند تا از برجسته ترين دانشمندان شيمي (به عنوان مثال پر استناد ترين دانشمند شيمي دنيا در اين همايش شرکت داشت)، فيزيک و متخصصان محاسبات بزرگ مقياس را از آمريکا و اروپا دعوت کنند تا در حضور آنها به سنت حسنه «پاسخگويي» بپردازند! هيچ چيز سري هم وجود ندارد! همه به صورت آزاد دعوت شده اند تا نظر دهند. اگر کسي اشکالي در سيستم و رهيافت علماي ژاپني به ذهنش برسد و به آنها تذکر دهد با لبخند مليح ژاپني و ادب و تشکر فراوان آنها مواجه خواهد شد.

 

منبع : http://www.bashgah.net