Tungregning

Benytter den råeste datakraften

På vegne av det nye universitet i Trondheim, Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet (NTNU), lanserer Sintef Industriell matematikk (SIMA) seg selv som fremtidens nasjonale tungregnesenter. Her vil, som vi skal se, mange ha et ord med i laget. Men det er ingen tvil om hva slags teknologiressurser verdens tungregnere benytter. Det meste er faglig forankret i Seymour Crays pionerinnsats.

Magne Lein

Tungregning benyttes innen alt fra simulering og beregning i forbindelse med olje/gass-reservoarer og offshore-konstruksjoner, til simulering av luftstrømming rundt hoppski og skipsskrog, og meterorologene er storbrukere.

Ressurser til tungregning i "superdatamaskiner", er egentlig en forutsetning for at en rekke teknisk-naturvitenskapelige fagområder skal holdes i hevd og overleve i et industriland.

På lufta fra 1986

Norge kom for alvor med i tungvektsklassen i dataprosessering i 1986, med Sintefs anskaffelse av en vektormaskin fra Cray Research, modell X-MP, med to prosessorer. De daværende forskningsrådene NAVF og NTNF, som nå er integrert innen Norges Forskningsråd (NFR), var med på finansieringen, likeså selve NTH. I 1992 oppgraderte man så til en Cray Y-MP-maskin, med fire prosessorer. Nå ønsker Trondheimsmiljøet ytterligere oppgardering.

Differensiert teknologi

I en strategiplan foreslo det daværende Tungregneutvalget i NFR, nå omdøpt til Programstyret for tungregning, at tungregnetilbudet i Norge bør omfatte alle de tre tungregne-teknologiene.

Og teknologiene det er snakk er følgende: For det første vektorprosessering, som man eksempelvis har i Cray Y-MP-anlegget i Trondheim. Vektorprosessering er en teknikk for uniform behanding av beslektede data (eksempelvis i en matrise). Videre har man massiv parallellprosesserings-teknologi, MPP, som i den 98-prosessorers Intel Paragon XP/S-maskinen man har i Bergen. Og til slutt: RISC-arbeidsstasjoner i klynge, som UiO satser på, med nærmere 20 RS 6000-maskiner (IBM) knyttet sammen i et ethernet/FDDI-basert nettverk (FDDI: Fiber Distributed Data Interface).

Noen liker ---

Benchmark-tester synes å tippe i retning av at store, kombinerte vektor/parallell-prosesserende maskiner fortsatt er ren MPP-teknologi overlegen, både hva angår brukervennlighet og ytelse. Men begge konseptene har sine sterke sider innen de ulike anvendelsesområdene. Og arbeidsstasjoner i klynge hevdes å være meget kostnadseffektive i visse sammmenhenger.

Kristian Kvikne, forsker og tidligere leder av tungregneprosjektet ved SIMA, opplyser eksempelvis at Sintef en periode hadde mye tungregning på Cray-anlegget sitt i forbindelse med reservoarberegninger offshore. Men programvaren var ikke helt velegnet, så vektoriseringen gikk noe tregt. Så da IBM RS 6000-maskinene kom, flyttet mange tidligere Cray-kunder hos dem beregningsoppgavene sine over på denne plattformen. Her gikk det både fortere og billigere.

Men IBM RS 6000 i forhold til Cray-anlegget i reservoarsammenheng er mye et spørsmål om mer egnet programvare for Cray, påpeker Kvikne. Miljøet i Trondheim har derfor tatt en del initiativ på programvaresiden den senere tid.

Tungregning ved korsvei

I Norge ble bevilgningene til tungregning etter hvert for knappe. Nå på høstparten ble det nesten stopp i mangel på driftskapital. Men nå kan det være duket for en opptrapping, primært i det nye universitetsmiljøet i Trondheim, med Sintef som kompetanseressurs.

Fra Trondheim sender man i disse dager ut diverse brannfakler, som alle bærer bud om at man har ambisjoner om å bli et nasjonalt tungregnesenter.

Norsk tungregning har alltid vært preget av en viss rivaliserig, ikke minst mellom Trondheim og Bergen. Disse to byene har jo i tusen år slåss om alt fra å være Norges hovedstad, til lokalitet for Radio P2 og TV2, og nå nasjonalopera og sannelig også norsk tungregnesenter.

Fagfolk innen tungregnemiljøet i Trondheim hevder forøvrig, at de stadig kommer over sporene etter meget aktive lobbyister fra Bergen, som de føler ikke akkurat snakker Trondheims sak.

Men det regnes uten tvil med tyngde i Bergen. Her finner man solide fagmiljøer innen matematikk, fysikk og kjemi, som blant annet hevder seg godt i det internasjonale toppmiljøet ved CERN. Men slike sterke fagmiljøer har også Trondheim. I tillegg er Trondheims-miljøet fullstappet av verdensledende, verdiskapingsorientert teknologiforskning, primært innen Sintef, som er et av Europas ledende og frittstående FoU-miljøer.

Hos Sintef foregår det meste av den anvendte forskning som trengs for å videreutvikle offshore-industrien. Og her legges det teknologiske grunnlaget for en mer fremtidsrettet, landbasert industri.

Sintef er også hovedgrensesnittet til de internasjonale teknologimiljøene, partnerne i EU-programmene inklusive. Av SIMA-dokumenter fremgår det eksempelvis at man i klima-sammenheng kunne tenke seg kraftigere saker enn det man har i dag. Det heter blant annet at en bestemt klima-simulering, som utføres regelmessig hos SIMA for Institutt for geofysikk ved UiO, krever hele 35 CPU-timer på SIMAs Cray YM-P-maskin. "For å kunne foreta en rekke slike simuleringer regelmessig, hadde det selvsagt vært ønskelig med en enda raskere maskin", skrev nylig førsteammanuensis Jón Egill Kristjánsson og professor Trond Iversen ved Institutt for geofysikk, UiO, i SIMA-prosjektets internblad SuperNytt.

Satsplanken

Sintef etablerte allerede i fjor et internt prosjekt, "High Performance Computing and Networking -- mot år 2000" (HPCN-2000), for å få i gang et tungregneprosjekt over fire år (1995-1988), samt å erstatte Cray Y-MP-anlegget med en ny, skalérbar tungregneressurs.

Allerede i utgangspunktet var Tondheims-miljøet temmelig optimistiske. Man lå nemlig nær opp til synspunktene i strategiplanen det daværende Tungregneutvalget la fram i begynnelsen av 1994: "Tungregning i Norge mot år 2000".

I SuperNytt vurderte prosjektlederne Tor Helge Hansen og Leif Reidar Røkkum i 1994 HPCN-2000-prosjektet mot Tungregneutvalgets strategiplan. De mente det nå lå an til "at det pågående arbeidet vil sikre kontinuitet i det nasjonale tungregnetilbudet etter årsskiftet, samtidig som det vil legge til rette for en behovsstyrt vekst i kapasiteten videre utover i 90-årene".

Men årsskiftet 94/95 brakte ingen, mer langsiktig avklaring.


                    Suprest i Trondheim?

-- Marit Jenssen, rådgiver i Norges forskningsråd (NFR); Vi vet det nylig har vært et tungregnemøte hos dere. Hva skjer for tiden på budsjettsiden innen norsk tungregning? Hva diskuterer man som kan ha betydning for situasjonen de nærmeste år? -- På møtet i Programstyret for tungregning 25. august, forelå det blant annet et forslag fra Sintef Industriell Matematikk (SIMA). I øyeblikket pågår det forhandlinger omkring dette. Disse forhandlingene vil være avsluttet i løpet av noen få uker, regner jeg med, så jeg kan ikke gi deg noen tall foreløpig, sier Marit Jenssen.

-- Hva med Sintef-miljøets ambisjoner om å bli et nasjonalt tungregnesenter?

-- Hos oss ser vi det ikke akkurat på samme måten. Vi har satset på tungregning via ulike teknologikonsepter, lokalisert til Bergen, Oslo og Trondheim. Vi er mest opptatt av at de ulike brukermiljøene skal få et variert regnetilbud. Brukerne i sentrum

Også IT-sjefen ved Universitetet i Oslo (UiO), Arne Laukholm, legger vekt på brukerbehovene, og synes det er å snu saken på hodet når Trondheims-miljøet på det nåværenede tidspunkt nærmest utpeker seg selv som nasjonalt tungregnesenter.

-- Situasjonen, som den er i Norge i dag, tilsier at man først spør seg hva forskerne i de enkelte brukermiljøene trenger, før man begynner å snakke om teknologi og lokalisering. Det er slett ikke innlysende, at dagens teknologi favoriserer konsentrasjon rundt et nasjonalt senter for tungregning, understreker Arne Laukholm. Han påpeker at høynivå RISC-løsninger, slik UiO har (IBM RS 6.000-klynge), eksempelvis er meget kostnadseffektive og brukervennlige. Mens vektorløsninger generelt er dyre. Og kostnadsbildet for de ulike konseptene endrer seg stadig. Rask løsning?

Underhånden er vi blitt kjent med at SIMA-forslaget innebærer at NFR eventuelt legger opp til en bevilgningsprosess i to trinn; først en 40 millioner kroners satsing i Trondheim, på utstyr som kombinerer vektor- og massiv parallell-prosessering. Så følger i trinn 2 med innhenting av anbud på et system for massiv parallellprosessering, MPP. Investeringen i trinn 2 vil ligge på rundt 25 millioner kroner.

-- Thor Helge Hansen, du er prosjektansvarlig for tungregning hos Sintef Industriell matematikk, kan du bekrefte disse tallene?

-- Det er riktig at vi har et forslag inne, men tall må komme fra NFR. Det jeg kan si, er at vi håper på en rask avgjørelse, helst i løpet av et par uker.

-- Kan du være mer konkret på hva slags utstyr dere ønsker å satse på?

-- Det er fem aktuelle leverandører i første runde; Cray Research, Fujitsu, Silicon Graphics, IBM og NEC. Men vi har kun gått videre med to av dem; Cray og Fujitsu. Dette har blant annet å gjøre med brukerbehov og kompatibilitet til det øvrige utstyret vårt, påpeker Thor H. Hansen.

-- Fra Cray er det snakk om en supertjener, modell J90. Fujitsu på sin side har en superdatamaskin, hvor vektorprosessering og massiv parallellprosessering kan kjøres på samme maskinen. I neste omgang, innen MPP, kan det være snakk om en Cray T3E eller en en IBM ST/2, legger han til.

-- Hvilket inntrykk sitter du igjen med etter møtet hos NFR, er du optimistisk på vegne av Trondheims-miljøet?

-- Responsen var positiv. Jeg tolket den slik at miljøet her, med Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet plassert på toppen, ligger meget godt an til å få gjennomslag for første del av forslaget vårt, sier Thor Hansen.

-- Sintef blir i denne forbindelse underleverandør av tungregne-kompetanse og -kunnskap. Vi vil få ansvar for kunnskapsoverføringen innen tungregning til alle miljøene i det nye universitetsmiljøet, legger han til.


                    "Last Cry from Cray?"

Seymour Cray, "The Father of Supercomputing", satte seg i 1989 som mål å medvirke til nok et datateknologisk kvantesprang. Han brøt med sitt gamle selskap Cray Research, og etablerte seg i Colorado Springs med nytt selskap; Cray Computer Corp. Men for noen uker siden gikk dette selskapet konkurs. I april 1990 hadde Business Week en svær presentasjon av Seymour Cray. På forsiden (se faksimile) kunne man lese: "GENIUS. Seymour Gray invented the supercomputer. Now he is struggling to come up with a radically different machine that could once again revolutionize computer technology".

Seymour Cray markerte seg hos Control Data Corp. (CDC) allerede på 1960-tallet, med pionérinnsats på stormaskinsiden. Men da han ville vri selskapet over mot "supercomputere", vant han ikke gehør.

Da startet han for seg selv, med Cray Research i Minneapolis i 1972. Og da tok det av. Selskapet ble ledende i verden innen utstyr for tungregning. Via prestisjeleveranser til amerikansk romfart og forsvar trengte Cray-maskinene inn i krevende brukermiljøer rundt om i hele verden, Japan inklusive.

Men da Seymour Cray ville satse på et nytt teknologisk kvantesparang, satte ledelsen i Cray Research, ved toppsjefen John A. Rollwagen (CEO fra 1980), foten ned, som CDC hadde gjort det i sin tid.

Dermed startet han forfra igjen i 1989, med Cray Computer Corp. (CCC) i Colorado Springs. Til å begynne med hadde CCC stabilitetsproblemer både på maskin- og programvare-siden. Og da maskinsiden var i orden, hadde man fortsatt ustabilitet i operativsystemet. Slik hanglet CCC avgårde, inntil de gikk konkurs for noen måneder siden. Cray Research angrer sikkert ikke bremsingen i 1989. Og nå spørs det om amerikansk risikokapital vil la Seymour Cray få flere sjanser.

MEDIASKY: Seymour Cray har alltid vært kjent for å være usedvanlig mediasky. Da Business Week skulle lage en større presentasjon av ham våren 1990, fikk bladet nei både til intervju og fotografering. Derfor måtte de sette en tegner på jobben med å forevige Crays kontrafei. Denne faksimilen gjengir det glimrende resultatet.