Dzisiaj, 13 listopada br., swoją działalność oficjalnie rozpoczyna Centrum Informatyczne Świerk. W ramach tego projektu w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) zbudowano m.in. jeden z największych klastrów obliczeniowych w Polsce, którego zadaniem będzie informatyczne wsparcie Programu Polskiej Energetyki Jądrowej. Powstałą instalację z atomistyką łączy jeszcze jedno – część superkomputera chłodzona jest gorącą wodą, analogiczne technologie wykorzystuje większość współczesnych reaktorów jądrowych.

W uroczystości inauguracji działalności Centrum Informatycznego Świerk uczestniczyli m.in. minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego prof. Lena Kolarska-Bobińska, która dokonała symbolicznego rozpoczęcia zadania obliczeniowego, ambasador Republiki Francuskiej w Warszawie Pierre Buhler oraz wicedyrektor generalny francuskiego Komisariatu ds. Energii Atomowej (CEA) Hervé Bernard.

– W Polsce powstał ośrodek, który posiada jedną z największych mocy obliczeniowych w Europie. Naukowcy będą mogli prowadzić tu innowacyjne projekty naukowe, a także zaawansowane badania informatyczne związane z rozwojem energetyki jądrowej w Polsce – powiedziała prof. Lena Kolarska-Bobińska, minister nauki i szkolnictwa wyższego.  – Działalność Narodowego Centrum Badań Jądrowych jest dobrym przykładem dla innych polskich jednostek naukowych ubiegających się o krajowe i zagraniczne fundusze na prace badawczo-rozwojowe. Inwestycje takie jak ta sprawiają, że Polska ma szansę odegrać kluczową rolę w tworzeniu Europejskiej Przestrzeni Badawczej oraz skutecznie przyciągać najlepszych naukowców i specjalistów z zagranicy – podkreśliła minister.

Projekt Centrum Informatyczne Świerk (CIŚ) rozpoczął się w 2009 r., a jego łączna wartość to niemal 98 mln zł. Podjęcie prac nad budową jednej z największych, oraz pod wieloma względami najnowocześniejszej, polskiej instalacji obliczeniowej było możliwe dzięki  dofinansowaniu ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka (ponad 83 mln zł) oraz dotacji celowej ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (ponad 14,5 mln zł). Równolegle z budową samego klastra w NCBJ  zaczęto tworzyć interdyscyplinarny zespół ekspertów nadzorujących pracę superkomputera oraz prowadzących własne badania naukowe. Głównym celem projektu jest zapewnienie odpowiedniego wsparcia informatycznego niezbędnego dla rozwoju polskiej energetyki – zarówno jądrowej, jak i konwencjonalnej. Przykładami zastosowań superkomputera w tych obszarach są obliczenia dla projektowania, instalacji i optymalizacji urządzeń energetycznych oraz dystrybucji energii, analizy bezpieczeństwa reaktorów jądrowych, a także monitoring i symulacje zagrożeń radiacyjnych oraz wsparcie zarządzania kryzysowego. CIŚ zajmuje się również obsługą strategicznie ważnych danych pochodzących z jednostek administracji państwowej oraz placówek naukowo-badawczych, w tym Europejskiego Ośrodka Badań Jądrowych CERN. Centrum prowadzi także szereg własnych badań naukowych i rozwojowych dotyczących m.in. bezpieczeństwa i eksploatacji reaktorów jądrowych, analiz zagrożeń chemicznych, modelowania układów złożonych oraz fizyki oddziaływań fundamentalnych i astrofizyki. Specjaliści ze Świerku prowadzą również prace na potrzeby projektowania oraz budowy nowoczesnej aparatury medycznej.

– Tworzenie i rozwijanie kompetencji pozwalających wspierać sektor polskiej energetyki to zadanie strategiczne z punktu widzenia całej polskiej gospodarki – zaznacza prof. Grzegorz Wrochna, dyrektor NCBJ. – Wypracowany w CIŚ kapitał wiedzy, w połączeniu z imponującą wydajnością zgromadzonej tu infrastruktury obliczeniowej, stwarza nam zupełnie nowe możliwości działania. Jestem przekonany, że z ich udziałem będziemy w stanie zapewnić Programowi Polskiej Energetyki Jądrowej zaplecze i merytoryczne wsparcie na najwyższym poziomie, a w konsekwencji przyczynić się do sprawnej finalizacji tego kluczowego przedsięwzięcia – uzupełnia prof. Wrochna.

Docelowa konfiguracja superkomputera to ok. 20 tys. rdzeni obliczeniowych, 130 TB pamięci RAM i 3200 TB przestrzeni dyskowej. Pozwoli ona uzyskać wydajność rzędu 500 TFLOPS, a więc 500 bilionów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. Do chwili obecnej dostarczone zostało ok. 70% wspomnianego sprzętu, zakończono też wszystkie prace związane z uruchomieniem oraz wdrożeniem najważniejszych systemów umożliwiających funkcjonowanie instalacji. Szczególną rolę odgrywa tutaj unikalny w skali Polski i Europy, innowacyjny system chłodzenia gorącą wodą.

– Dla naszego klastra wybraliśmy najnowocześniejsze i najbardziej wydajne na rynku rozwiązanie, pozwalające maksymalnie wykorzystać posiadane zasoby obliczeniowe, przy jednoczesnym dążeniu do znacznego obniżenia kosztów eksploatacyjnych superkomputera – wyjaśnia kierujący projektem CIŚ prof. Wojciech Wiślicki, NCBJ. – Wbrew oczywistemu pierwszemu wrażeniu gorąca woda jest bardzo skutecznym czynnikiem chłodzącym, a jej duża pojemność cieplna od lat z powodzeniem wykorzystywana jest m.in. w najbardziej dzisiaj rozpowszechnionych na świecie reaktorach jądrowych typu  PWR – wyjaśnia. – Przeniesienie tego rozwiązania do branży High-Performance Computing zaowocowało powstaniem systemu, który przy 600 kW odprowadzanej mocy cieplnej, na własne potrzeby zużywa jedynie ok. 12-20 kW, a więc charakteryzującego się niezwykle wysoką efektywnością energetyczną – tłumaczy profesor Wiślicki.

Pozwala to – w porównaniu do najbardziej rozpowszechnionego w instalacjach obliczeniowych na całym świecie chłodzenia opartego na wymuszonym obiegu powietrza chłodzonego wodą lodową – zaoszczędzić nawet ponad 80% zużywanej energii. W przypadku CIŚ oznacza to sumę ok. 0,5 mln. zł rocznie. Z punktu widzenia zarówno użytkowników, jak i administratorów instalacji obliczeniowej, nie bez znaczenia jest również znacznie prostsza, a więc mniej awaryjna konstrukcja takiego systemu oraz jego wyraźnie mniejsze rozmiary.

Dzięki znacznemu zmniejszeniu zużycia energii rozwiązania oparte na gorącej wodzie są obecnie najbardziej ekologicznymi systemami chłodzenia dostępnymi na rynku, co powoduje, że technologia ta jest zalecana przez Komisję Europejską jako rozwiązanie docelowe dla przyszłych dużych centrów komputerowych.

Dostawcą zastosowanego w Centrum Informatycznym Świerk systemu chłodzenia jest Bull Polska Sp. z o.o., przedstawiciel Grupy Bull – jednego z największych dostawców systemów informatycznych na świecie. Główny obieg chłodzący został wykonany przez firmę Honeywell Sp. z o.o., będącą częścią Honeywell Building Solutions.

Jak zaznacza Henryk Mucha, dyrektor ds. rozwoju biznesu Bull Polska Sp. z o.o., wytyczne stawiane przez Narodowe Centrum Badań Jądrowych w zakresie wydajności energetycznej klastra od początku były bardzo restrykcyjne. – Wysokie wymagania klienta, w połączeniu z naszą technologią i doświadczeniem, pozwoliły  osiągnąć rezultat będący ewenementem na skalę światową – wskaźnik efektywności energetycznej PUE zainstalowanego klastra na poziomie 1.02, podczas, gdy instalacje podobnego typu osiągają z reguły PUE na poziomie 1.05-1.10 – podkreśla. – Realizowane w Świerku projekty  powinny mieć możliwość stosowania narzędzi o najwyższej jakości i dlatego ogromnie cieszy nas, że mogliśmy wspomóc naukowców z NCBJ w realizacji ich ambitnych planów. Jesteśmy przekonani, że dostarczona przez nas instalacja dobrze przysłuży się polskiej nauce – dodaje.

***

Zapewne niewielu z nas zdaje sobie sprawę, że instytut w Świerku jest także kolebką polskich superkomputerów oraz ich wykorzystania na skalę przemysłową. W 1973 r. w ówczesnym Instytucie Badań Jądrowych – w wyniku porozumienia ówczesnego pełnomocnika rządu ds. pokojowego wykorzystania energii jądrowej i Krajowego Biura Informatyki – utworzone zostało Środowiskowe Centrum Obliczeniowe (ŚCO) „Cyfronet". Dwa lata później w amerykańskiej firmie Control Data Corporation (CDC) zakupiono maszynę cyfrową CYBER-73. Ofertę na dostawę tej klasy urządzenia złożyły również IBM oraz brytyjska firma International Computers Limited. Wybór komputera zaproponowanego przez CDC był spowodowany najbardziej odpowiednią do zastosowań naukowych architekturą maszyny, oraz faktem, że urządzenia tej serii używane były w wielu innych ośrodkach naukowo-badawczych (np. w CERNie).

Głównym orędownikiem stworzenia polskiego ośrodka komputerowego był prof. Roman Żelazny, którego bogate kontakty międzynarodowe istotnie dopomogły w przezwyciężeniu obowiązującego wówczas embarga na dostawy nowoczesnego sprzętu obliczeniowego dla krajów komunistycznych. Instalacja służyła przede wszystkim warszawskiemu środowisku naukowemu – dzięki sieci komputerowej Cyfronetu korzystały z niego instytuty Polskiej Akademii Nauk, Politechniki Warszawskiej, Szkoły Głównej Planowania i Statystyki oraz Uniwersytetu Warszawskiego. W grudniu 1981 r. służby bezpieczeństwa odcięły sieć od Instytutu Badań Jądrowych, nie zdążono również odebrać zapasowych części, które miały do Świerku dotrzeć z CERN.

W 1982 r., w czasie stanu wojennego, rozbito Instytut Badań Jądrowych (IBJ) na Instytut Energii Atomowej(IEA), Instytut Chemii i Techniki Jądrowej (ICHTJ) oraz Instytut Problemów Jądrowych (IPJ). W wyniku tych działań ŚCO „Cyfronet" stracił samodzielność i został włączony do IEA. W 1991 r. wciąż sprawny, ale naruszony zębem czasu, komputer CYBER-73 został zastąpiony nowocześniejszym modelem Convex C120 (z wektorowym procesorem), który z kolei już w kolejnym roku zamieniono na C3210. Ten ostatni działał do końca 1999 r. Wtedy to złożono w IEA pierwszy w Świerku mały klaster typu Beowulf oparty na serwerach firmy Compaq z nową jak na owe czasy siecią Ethernet 1GB. Podobny, ale większy klaster (faktycznie oparty na niemal tej samej specyfikacji) został nieco później zainstalowany w IPJ. Trwająca do dziś era klastrów wielordzeniowych rozpoczęła się w 2005 r. wraz z wprowadzeniem wielordzeniowych procesorów firm Intel i AMD.

Projekt „Centrum Informatyczne w Świerku: infrastruktura i usługi dla energetyki" realizowany jest - zgodnie z umową o dofinansowanie POIG.02.03.00-00-013/09 - w Narodowym Centrum Badań Jądrowych. Jego wartość to prawie 98 mln zł pochodzące z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (85% kwoty) i dotacji celowej Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (15%). Centrum Informatyczne Świerk świadczy usługi w zakresie przetwarzania danych na potrzeby krajowej energetyki jądrowej i konwencjonalnej, symuluje oraz monitoruje zagrożenia radiologiczne, wspiera procesy zarządzania kryzysowego, prowadzi własne badania naukowe i rozwojowe (dotyczące m.in. bezpieczeństwa i eksploatacji reaktorów jądrowych, zagrożeń chemicznych, układów złożonych oraz fizyki oddziaływań fundamentalnych i astrofizyki), a także udostępnia posiadane zasoby obliczeniowe do badań naukowych oraz technologicznych. Powstający w ramach projektu klaster komputerowy – docelowo ok. 20 tys. rdzeni obliczeniowych, 130 TB pamięci RAM i 3200 TB przestrzeni dyskowej –  będzie jedną z największych tego typu instalacji w Polsce oraz jednym z najwydajniejszych superkomputerów dedykowanych branży energetyki jądrowej na świecie.

Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) to największy instytut badawczy w Polsce, zatrudniający ponad tysiąc pracowników. Zajmuje się m.in. wspieraniem budowy polskiej energetyki jądrowej, badaniami podstawowymi z dziedziny fizyki subatomowej (fizyka cząstek elementarnych i jądrowa, fizyka plazmy gorącej itp.) oraz stosowaniem metod fizyki jądrowej i produkcją urządzeń dla rozmaitych gałęzi nauki i gospodarki, w tym medycyny. NCBJ posiada jedyny w Polsce reaktor badawczy wykorzystywany do wytwarzania izotopów promieniotwórczych, radiacyjnej modyfikacji materiałów oraz badań na wiązkach neutronów. Ośrodek uczestniczy w międzynarodowych przedsięwzięciach badawczych oraz w pracach nad nowymi technologiami jądrowymi. Urządzenia opracowane w NCBJ będą wdrażane w Parku Naukowo-Technologicznym w Świerku.

Dodatkowych informacji udzielają:

Robert Papliński

Starszy specjalista ds. PR w projekcie Centrum Informatyczne Świerk

tel.:+48 22 273 13 24

kom.: +48 509 019 954

email: robert.paplinski@ncbj.gov.pl

Marek Sieczkowski

Rzecznik NCBJ

kom.: +48 512 583 695

email: rzecznik@ncbj.gov.pl