Explosie in de rekenwereld

Altijd al een supercomputer willen hebben met de rekenkracht van 20 duizend pc’s? Voor een schijntje is die droom te verwezenlijken dankzij de gaming industrie.

Doodgewone pc’s zijn het. Slechts 32 stuks en ze zijn elk voorzien van enkele van de laatste grafische kaarten die op de markt zijn gekomen. Sluit die pc’s aan elkaar en je hebt een systeem dat qua rekenkracht niet onderdoet voor tientallen miljoenen euro’s kostende supercomputers, zoals de Huygens in Amsterdam.
Dat meent althans een bont gezelschap onderzoekers - informatici, wiskundigen, meteorologen, materiaal- en sterrenkundigen - uit ondermeer Delft, Leiden en Utrecht en van het CWI in Amsterdam en het KNMI. Van de Nederlandse Organisatie Voor Wetenschappelijk Onderzoek ontving zij onlangs 110 duizend euro voor de ontwikkeling van de zogenaamde ‘Little Green Machine’.

De ‘Little Green Machine’, zo genoemd omdat hij compact is en weinig energie verbruikt, moet een rekencapaciteit opleveren van ongeveer 64 biljoen (64.000.000.000.000) berekeningen per seconde (64 TFlop/s). Dat is vergelijkbaar is met de snelheid van ongeveer twintigduizend pc's.
De onderzoekers liften mee met de gaming industrie. Grafische kaarten waren al zeer geschikt om parallelle berekeningen mee te doen, iets waar wetenschappers dankbaar gebruik van maakten, maar onlangs heeft hardware fabrikant Nvidia nieuwe grafische kaarten gemaakt die bij uitstek geschikt zijn voor natuurkundig onderzoek.

“Waarschijnlijk hebben ze die kaarten gemaakt om computerspellen realistischer te maken”, vertelt prof.dr.ir. Kees Vuik van het Delft Institute of Applied Mathematics, die nauw bij het project betrokken is. “Als een auto nu uit de bocht vliegt, dan houdt hij zich niet bepaald aan de wetten van Newton. Volgens mij hoef je geen wetenschapper te zijn om dat te zien.”
De mogelijkheden die de nieuwe generatie grafische kaarten biedt voor natuurkundig onderzoek, zijn volgens Vuik ongekend. “Er vindt nu een explosie plaats in de rekenwereld.”
Projectleider Lex Wolters van het Leiden Institute of Advanced Computer Science bevestigt dit. “In China maakt men nu een systeem met wel duizend grafische kaarten.”

Betekent dit nu dat supercomputers zoals de Huygens in Amsterdam kunnen inpakken? Nee, zo’n vaart zal het nu ook weer niet lopen volgens Vuik en Wolters. De gebruiksvriendelijkheid van systemen als de Little Green Machine laten nog wat te wensen over. Vuik: “Je hebt veel verstand van computersystemen nodig om hem berekeningen uit te laten voeren en je moet van te voren veel programmeren.” Daarbij komt dat lang niet alle soorten rekenprogramma’s efficint kunnen draaien op een serie grafische kaarten.

In mei moet de machine die in Leiden wordt samengesteld klaar zijn voor gebruik. De wetenschappers willen hem gebruiken om gecompliceerde berekeningen uit te voeren om bijvoorbeeld de interactie tussen wind en wolken, de structuur van de allerkleinste deeltjes en botsingen tussen sterrenstelsels beter te begrijpen.