Modernus superdatorus Latvijā redzēsim, kad nozare un ministrija vienosies – pirmā ir ola vai vista

Skaitļošanas infrastruktūra un superdators cilvēkiem no malas izklausās pēc kaut kā ārkārtīgi sarežģīta, taču tas nebūt tā nav. Ko (vienkāršā valodā) tās nozīmē?

"’Ja, piemēram, līdz šim dažādus pētījumus veicām laboratorijā, šobrīd tos var modelēt virtuāli ar datoru. Katrs uz sava datora, iespējams, var veikt tikai vienu eksperimentu, bet superdators ļauj veikt uzreiz 100 virtuālus eksperimentus. Attiecīgi ķīmiķi var iet uz laboratoriju pētīt vielu saderību, veikt eksperimentus mēģenēs u. tml. Taču šādā veidā, iespējams, tiek iztērēti materiāli, bet rezultāta nav. Turpretim superdators vien ar elektrības palīdzību var palīdzēt nonākt pie vēlamā vai labākā eksperimenta rezultāta.

Tāpat ir dažādas jomas, kas saistītas ar ražošanu, kur sākotnēji virtuāli tiek modelētas iekārtas vai kāda cita produkta pielietojums, bet tikai pēc tam tiek radīts reāls tā prototips. Piemēram, mašīnas, lidmašīnas vai tamlīdzīgi. (..) Superdatori var arī izanalizēt cilvēka genomu līdz smalkākajai tā niansei, palīdzot pacientiem piemeklēt vispiemērotākās zāles ārstēšanai,’’ piemēros ar "tv3.lv" dalās Rīgas Tehniskās universitātes Augstas veiktspējas skaitļošanas centra jeb RTU HPC vadītājs Lauris Cikovskis.

Viņš vēl piebilst: "’Skaitļošanas infrastruktūru varam arī izmantot zinātnes – nevis tikai pērkam un izmantojam kastītes, bet arī izstrādājam jaunas tehnoloģijas, kas noder pēc tam arī citām valstīm, lai, piemēram, Eiropā attīstītu kādu specifisku ražošanu.’’

Citiem vārdiem sakot, superdators var palīdzēt ātrāk un ērtāk tikt pie, iespējams, labāka rezultāta, nekā to varētu sasniegt "’tradicionālā’’ veidā.

Kāda skaitļošanas infrastruktūra patlaban pieejama Latvijā?

Dažādiem institūtiem, organizācijām, izglītības iestādēm un uzņēmumiem ir savi iekšējie resursi, taču RTU HPC ir lielākais šāda veida centrs Latvijā, kas studentiem, zinātniekiem un uzņēmumiem valsts mērogā nodrošina iespēju izmantot superskaitļošanas resursus. Tiesa, tie nav bezizmēra.

Cikovskis pastāsta, ka pēdējo trīs gadu laikā izdevies centra infrastruktūru attīstīt, pateicoties ziedotājiem, jo īpaši SIA "’Mikrotīkls, kas RTU HPC novirzījis vairāk nekā pus miljonu eiro. Tas palīdz paplašināt pieejamos resursus, tāpēc vēl šobrīd nav jāsāk atsijāšana – kam tos piešķirt un kam nē, tomēr 2023. gadā gaidāmi vairāki lieli projekti, kur visiem centrā pieejamā skaitļošanas infrastruktūra varētu arī nepietikt. Līdz ar to, ir skaidrs, ka būs nepieciešams šo infrastruktūru attīstīt vēl vairāk.

Lūgts cilvēkam "’parastajam’’ saprotamā valodā izskaidrot, kā notiek skaitļošanas infrastruktūras attīstība, Cikovskis stāsta – ļoti vienkārši runājot, tā vairāk vai mazāk ir kastīšu pirkšana. "’Visu šo sistēmu veido daudzas kastītes, kuru vietā, mainoties paaudzēm, procesoriem, nopērkam  jaunākas kastītes un spraužam tās klāt lielajai sistēmai. (..) Skatāmies, kas ir jaunākais pasaulē, ko pērk lielie skaitļošanas centri, izvērtējam, kas no tā der mums, un attiecīgi to iegādājamies. Savukārt visam aizmugurē ir programmatūra, kas jākonfigurē, lai tas viss darbotos kā viens veselums.’’

Tiesa, ar kastīšu pirkšanu viss nebeidzas, jo tās arī jāliek lietā, līdz ar to, jāapmāca cilvēki ar tām rīkoties. "’Jo vairāk tās tiek lietotas, jo vairāk nepieciešami speciālisti, kuri ar tām prot strādāt un klientiem palīdzēt. Ideālā gadījumā mēs varētu katram zinātnes virzienam nodrošināt vismaz vienu cilvēku, kurš ir no šī lauka un vislabāk spēj palīdzēt, jo pārzina gan superkaitļošanu, gan konkrēto zinātni. Taču esam par mazu,’’ norāda RTU HPC vadītājs.

Resursu trūkums neļauj apmācīt pētniekus

Salīdzinot Latviju un citas Eiropas valstis, Cikovskis atzīst, ka superskaitļošanas jomā uz citu fona izskatāmies bēdīgi, jo mums pieejamais resursu apjoms ir niecīgs. Un tam ir vienkāršs izskaidrojums – tā kā zinātnes finansējumā no valsts budžeta esam vienā no pēdējām vietām, arī superskaitļošanas infrastruktūras ziņā, visticamāk, esam kaut kur turpat.

Cik liels finansējums būtu nepieciešams, lai varētu runāt par skaitļošanas attīstību Latvijā? "’Esmu veicis rupjus aprēķinus tam, kas nepieciešams, lai varētu uzturēt tādu pašu attīstības tempu, kādu esam ieņēmuši šobrīd. Tas nav super izrāviens, bet lineāra izaugsme – tai nepieciešami aptuveni 250 tūkstoši eiro gadā. Iespējams, to netērējam katru gadu, bet tad, lai šī summa tiktu pārmantota uz nākamo – šogad neko nepērkam, bet nākamgad attīstībā ieguldām pus miljonu eiro,’’ skaidro Cikovskis.

Cetutrdaļmiljons būtu pamats, ar kuru varētu nodrošināt joprojām salīdzinoši nelielu, bet modernu infrastruktūru. Savukārt, ja vēlamies lielus attīstības izrāvienus, tad finansējumam vairs nav robežu.

RTU HPC centra vadītājs gan norāda, ka Latvijai nebūt nav jādzenas pakaļ, piemēram, Somijai, kurā pieejams patlaban jaudīgākais superdators Eiropā, jo mēs vienkārši nebūsim gatavi to apkalpot ne finanšu, ne cilvēkresursu ziņā. Tāpat Eiropas Savienības (ES) programmas "Apvārsnis Eiropa" kopuzņēmums "’EuroHPC’’ (kura dalībniece ir arī Latvija) palīdzējis vairākās dalībvalstīs attīstīt superdatorus, kas pieejami lietošanai jebkuram zinātniekam. Citiem vārdiem – mums ir iespēja skaitļošanas resursu lietot arī ārvalstīs.

Tiesa, kā akcentē Cikovskis, arī superdatoru pieejamība savā ziņā ir ierobežota, līdz ar to, ja resursi būs mazāk pieejami nekā pieprasījums, notiks pētījumu izvērtēšana, kur būtiska loma būs zinātnieku sagatavotībai skaitļošanas resursu izmantošanā. "’Tad šeit ir jautājums, cik kompetenti būs mūsu zinātnieki, lai tiktu pie šo superdatoru izmantošanas? Man šķiet – jo spēcīgāki šajā jomā būsim Latvijā, jo labāk spēsim zinātniekus sagatavot lielākiem superdatoriem.

Attiecīgi mums Latvijā šāda infrastruktūra ir nepieciešama kā pirmais atspēriena solis. Ja mums nekā nebūs, zinātnieki pie resursiem netiks arī citviet, jo viņi šeit nebūs izgājuši "’sagatavošanās’’ posmu. Līdz ar to ir jāiet pa solīšiem – vispirms jāiemācās "staigāt" pa mazāku infrastruktūru, bet pēc tam varam jau spert lielākus soļus, izmantojot jaudīgākus resursus,’’ pārliecināts ir centra vadītājs.

Arī SIA "Tilde" Mākslīgā intelekta attīstības un pētniecības vadītājs Mārcis Pinnis "’tv3.lv’’ atzīmē, ka, piemēram, valodu tehnoloģiju apmācībā, kur tiek izmantota skaitļošanas infrastruktūra, Latvijai nav obligāti jātiecas būt visiem priekšā. Palūkojoties ASV virzienā, patlaban lielākā sasnieguma valodu tehnoloģijās čatbota "’ChatGPT’’ apmācība izmaksā, sākot no viena miljona eiro – Latvijai nav tāda budžeta un tehnisko iespēju, bet tas arī nav pašmērķis.

Pinnis uzsver, ka arī pieticīgākiem mērķiem ir nepieciešama skaitļošanas infrastruktūras attīstība, kurai pamatā būtu jānotiek vismaz universitāšu līmenī. Par Atveseļošanās fonda līdzekļiem Latvijas Universitātes Matemātikas un informātikas institūtā norisināsies projekts "’Valodu tehnoloģiju iniciatīva’’, kurā tiks attīstīti izglītības iestādē pieejamie skaitļošanas resursi. Taču tas ir tikai pirmais solis.

Skaitļošanas resursu un zinātnes finansējuma nepietiekamība iet roku rokā

Skaitļošanas resursi Latvijā ir nepietiekami, jo to pieejamība no gada uz gadu iet roku rokā ar zinātnei piešķirto finansējumu, kas valstij vienmēr bijis nepietiekams, norāda Cikovskis. Piemēram, pērn investīcijas zinātnei Latvijas ikgadējā budžetā bijušas augstākās kopš 2008. gada – tie bija 64,7 miljoni eiro, taču tā ir tikai aptuveni 1/15 daļa no kopējā Izglītības un zinātnes ministrijas (IZM) finansējuma (973,9 miljoni eiro). Atlikušais finansējums pamatā novirzīts vispārējai, augstākajai un profesionālajai izglītībai.

Cikovskis pastāsta, ka finansējuma trūkuma dēļ skaitļošanas infrastruktūru bijis iespējams attīstīt, lielākoties pateicoties vien Eiropas fondu un ziedotāju līdzekļiem. "’Kamēr šajā jomā strādāju, nevaru īsti atcerēties lielus ieguldījumus no valsts budžeta.’’

Tiesa, atbalsts nozarei no ministrijas puses pēdējā laikā kļuvis jūtamāks. Piemēram, IZM piešķīrusi līdzekļus sadarbības attīstīšanai ar Eiropas Kodolpētījumu organizāciju (CERN), 2022. gadā tam atvēlot 1,6 miljonus eiro. Tāpat ministrija līdzfinansē projektu HPC kompetenču izplatīšanai Latvijā un sniedz iespēju izmantot Augstākās izglītības un zinātnes informācijas tehnoloģijas koplietošanas pakalpojumu centru.

IZM arī nāk pretī finansējuma piešķiršanai atsevišķiem projektiem, taču ar to nepietiek. Kādam konkrētam projektam iegādātie resursi par valsts budžeta līdzekļiem "’pēc trim gadiem kļūst nemoderni, bet pēc pieciem jau norakstāmi lūžņos, jo ārkārtīgi ātri attīstās. Tieši tādēļ būtisks ir regulārs finansējums skaitļošanas infrastruktūras attīstībai,’’ akcentē Cikovskis.

Viņš turpina: "’Manuprāt, vispirms ir jāuzbūvē liels "’ceļš’’, pat tad, ja pa to uzreiz nebrauks pietiekami daudz "’mašīnu’’. Lai zinātnieki Latvijā varētu realizēt ambiciozus projektus, viņiem vispirms jāzina, ka viņiem būs pieejama skaitļošanas infrastruktūra. Nevar būt otrādi, kur vispirms ir projekts, bet pēc tam meklē resursus. (..) Būtu jāmaina šī pieeja, kur skatāmies, cik tad vajag, un to nopērkam, bet gan vienkārši jāuzbūvē šis platais "’ceļš’’, pa kuru ar laiku sāktu "braukt" arvien vairāk.’’

"Ceļu" nebūvēs – vispirms jāapgūst prasmes pa to "braukt"

Kā "’tv3.lv’’ skaidro IZM Komunikācijas nodaļā, Latvijas finansiālās iespējas ieguldīt jaudīgākā superdatorā ir ierobežotas. Arī ar lineāru izaugsmi nav iespējams sasniegt to līmeni, kādu nodrošina "’EuroHPC’’ skaitļošanas infrastruktūra, kas mūsdienu starptautiska līmeņa pētījumos ir nepietiekami.

Ministrija akcentē, ka Latvijas resursi ir izmantojami kā apmācību platforma, lai pētniekiem un uzņēmumiem radītu izpratni, kā notiek darbības ar superdatoru, kā arī lai tos sagatavotu jaudīgāku "’EuroHPC’’ superdatoru izmantošanai.

Attiecīgi, kā norāda IZM, arī Latvijas prioritāte ir cilvēkkapitāla (cilvēku potenciāla – red.) attīstība augstas veiktspējas skaitļošanas tehnoloģiju jomā. Šim mērķim Atveseļošanās fonda ietvaros paredzēts finansējums augsta līmeņa prasmju ieguvei augstas veiktspējas skaitļošanas tehnoloģiju jomā – 6 231 000 eiro, kur 6 miljoni būs fonda finansējums, bet 231 tūkstotis tiks finansēts no valsts budžeta līdzekļiem.

Lūgti komentēt, kā varam nākotnē turpināt pētniekiem nodrošināt iespēju apgūt superdatoru lietošanas prasmes, ja primāri finansējums tiek novirzīts prasmju nevis infrastruktūras attīstībai, no IZM atbildes noprotams – jāmācās uz esošajiem resursiem, kuru uzlabojumiem (vismaz līdz 2026. gada vidum) finansējums tiks piesaistīts no ES.

Ministrija savā atbildē raksta – tā kā Latvija ir "EuroHPC" dalībniece, mūsu zinātniekiem un privātā sektora lietotājiem ir pieeja Eiropas līmeņa superdatoriem, kuru lietošanai var pieteikties konkursa kārtībā. Pieeja šīm tehnoloģijām paredz, ka Latvijai svarīgi attīstīt skaitļošanas tehnoloģiju lietotprasmi, tādēļ  "ES Atveseļošanas un noturības mehānisma plāna investīcijās "Augsta līmeņa digitālo prasmju apguves nodrošināšana" primārais fokuss ir HPC prasmju apguve un zināšanu attīstība. Nav lietderīgi ieguldīt infrastruktūras attīstībā, ja netiek attīstītas prasmes un paplašināta lietotāju bāze, īpaši uzņēmējdarbības sektorā. "

Tas apstiprina, ka IZM joprojām neplāno savā budžetā iekļaut konkrētu pozīciju tieši skaitļošanas infrastruktūras attīstībai, taču atgādina par citiem veidiem, kā pretendēt uz finansējumu uzlabojumiem:

• Ministrijas zinātnes bāzes finansējumu zinātniskās institūcijas var izmantot infrastruktūras uzlabojumiem;
• Latvijā pētniecības un inovāciju projektu īstenotājiem pieejams atbalsts saskaņā ar Ministru kabineta noteikumiem Nr.259  "Atbalsta piešķiršanas kārtība dalībai starptautiskās sadarbības programmās pētniecības un tehnoloģiju jomā". Šajā kārtībā arī, piemēram, RTU var pretendēt uz atbalstu (līdzfinansējumu) projektiem HPC jomā.

Trūkst izpratnes tam, ko nozīmē skaitļošanas tehnoloģijas

SIA "’Tilde’’ pētnieks Mārcis Pinnis "’tv3.lv’’ atzīmē, ka, viņaprāt, Latvijas amatpersonām (un ne tikai) ir skaidrs, ka nepieciešams ieguldīt tehnoloģiju attīstībā, bet tajā pašā laikā pietrūkst izpratnes, ko skaitļošanas tehnoloģijas nozīmē. Tas, iespējams, ir viens no iemesliem, kāpēc no IZM puses finansējuma piešķiršana to attīstībai ir visai kūtra.

Šim pieņēmumam piekrīt arī RTU HPC vadītājs, kurš atzīst – šajā ziņā akmens varētu būt nozares pārstāvju dārziņā. "’Domāju, ka Latvijā tiešām ir pārāk maz cilvēku, kas to saprot. Ministrijā ir daži, kas ir saistīti ar šo virzienu, taču, kopumā raugoties, šīs izpratnes nav. Tas varētu būt akmens mūsu dārziņā, jo paši neesam pietiekami skaidrojuši, taču to pēdējā laikā mēģinām mainīt.’’

Lai situāciju labotu, būtu nepieciešama visas sabiedrības informēšana. Attiecīgi – ja būs informēta sabiedrība, arī tie, kas dala naudu un atbild par šīs jomas pārvaldību no valsts puses, būs informēti, piebilst Cikovskis.

Jānorāda, ka RTU HPC arī spēruši soli pretim ērtākai skaitļošanas infrastruktūras pieejamībai Latvijā, kas arī varētu palīdzēt apjaust reālos resursu apjomus un veicināt izpratni par to lietošanu. Centrs ar projekta "EuroCC Latvija" atbalstu izveidojis "Open" platformu jeb interneta lapu, kurā var apskatīt, kādi skaitļošanas resursi ir pieejami (ne tikai RTU, bet arī citviet), un ērti tiem pieteikties, rezervējot sev nepieciešamo apjomu. Pretī parādīsies arī izmaksas.

"Tas ir sava veida tirgus placis," teic Cikovskis. Studenti un pasniedzēji paltformai varēs pieteikties ar augstskolā piešķirto e-pastu, bet citi interesenti ar internetbanku. Katras kategorijas lietotājam būs redzamas savas lietošanas iespējas un cenas. Patlaban pieejama platformas testa versija, taču darba kārtībā tā varētu būt šī gada laikā.

Savukārt nākamais solis, kuru centrs iecerējis spert, ir – panākt, lai zinātnieks savu pētījumu platformā varētu palaist tikpat ērti un vienkārši, cik būs pieteikšanās skaitļošanas infrastruktūrai. "Viena no lietām, kāpēc Latvijā, iespējams, nepietiekams skaits zinātnieku vispār izmanto šīs tehnoloģijas, ir tas, ka var nelikties, ka tās ir vienkārši izmantojamas. Pirmais solis, lai tās sāktu izmantot, ir jāsper diezgan liels. Ja zinātnieks nāk no datorzinātnes jomas, viņam nebūs problēmas uzsākt to izmantošanu, bet, ja viņš nāk no medicīnas vai jebkuras citas, kas nav tik ļoti saistītas ar datorzinātnēm, pirmais solis var būt diezgan sarežģīts. Tāpēc domājām, kā to visu padarīt lietojamāku," piebilst Cikovskis.