LUMI-supertietokone

Yksi maailman tehokkaimmista supertietokoneista, EuroHPC-hankkeen LUMI-supertietokone sijoitetaan CSC:n Kajaanin datakeskukseen, missä se aloittaa toimintansa vuonna 2021. LUMI on ainutlaatuinen kymmenen Euroopan maan ja Euroopan unionin EuroHPC-yhteisyrityksen yhteinen supertietokoneinvestointi, joka tuo merkittävää lisäarvoa Suomen ja koko Euroopan tutkimukselle, työllisyydelle ja kilpailukyvylle.
 

EuroHPC:n myötä jatkuu eurooppalainen suurteholaskennan yhteistyö, josta suomalaiset tutkijat ovat jo hyötyneet vuosien saatossa merkittävästi. Investoinnin myötä CSC:n datakeskuksesta tulee yksi maailman ja Euroopan suurimpia toimijoita suurteholaskennan saralla.

 

Mikä EuroHPC?

EuroHPC Joint Undertaking (JU) päätti kesäkuussa 2019 sijoittaa yhden kolmesta huippunopeasta, niin sanotusta pre-exascale-tason supertietokoneesta CSC:n Kajaanin datakeskukseen. Kaksi muuta vastaavaa EuroHPC-konetta sijoitetaan Espanjaan ja Italiaan.

EuroHPC JU on EU:n jäsenmaiden ja komission yhteisyritys, joka kokoaa resursseja EU:sta ja kansallisista lähteistä rahoittamaan suurteholaskennan (high-performance computing, HPC) yhteiseurooppalaista tutkimusinfrastruktuuria. Dataintensiivinen laskenta on edellytys koneoppimiselle, tekoälylle ja alustataloudelle, jotka ovat olennainen osa Euroopan digitalisaatiokehitystä. EuroHPC-julistuksen on allekirjoittanut 32 maata. 

EuroHPC-hakuprosessia varten muodostettiin LUMI-konsortio (Large Unified Modern Infrastructure), johon kuuluvat Suomen lisäksi Belgia, Islanti, Norja, Puola, Ruotsi, Sveitsi, Tanska, Tšekki ja Viro. Suomen ja yhdeksän muun maan muodostama LUMI-konsortio on esimerkki uudentyyppisestä investoinnista suurteholaskentaan:  maat investoivat yhdessä EU:n tukemana yhteen huippuluokan supertietokoneeseen, joka sijoitetaan yhteen maahan.

Tämä konsortio pystyy tarjoamaan laadukkaan, kustannustehokkaan ja yhteistyöhön pohjautuvan infrastruktuurin, joka on myös Kajaanin maantieteellisen sijainnin ja datakeskuksen ominaisuuksien vuoksi yksi maailman ekotehokkaimmista: LUMIn tuottamalla hukkalämmöllä tuotetaan 20% Kajaanin alueen vuosittaisesta kaukolämpötarpeesta ja tämän lisäksi LUMI-konesalin käyttämä sähkö on kokonaan uusiutuvaa.

EU on budjetoinut EuroHPC-hankintoihin vuosille 2019–20 yhteensä yli 960 miljoonaa euroa. LUMI-järjestelmään investoidaan yhteensä yli 200 miljoonaa euroa. Puolet rahoituksesta tulee Euroopan unionilta ja puolet osallistuvilta mailta. Suomen osuus rahoituksesta on noin 50 miljoonaa euroa. Suomalaisten tutkijoiden ja yhteiskunnan käyttöön saadaan suoraan noin 24 prosenttia supertietokoneen tuottamasta laskentakapasiteetista.

 

LUMI-supertietokone

Suurteholaskennan seuraava iso askel on eksa-tason supertietokoneet. Yksi eksaflop tarkoittaa prosessorien laskentatehoa, joka vastaa 10^18 liukulukulaskutoimitusta sekunnissa eli triljoona laskutoimitusta sekunnissa. LUMIn laskentateho on yli 200 petaflopsia, eli 0,2 eksaflopsia, joka tekee siitä yhden maailman tehokkaimmista supertietokoneista. Tämän lisäksi LUMI tulee olemaan yksi maailman edistyksellisimmistä alustoista tekoälylle. LUMI mahdollistaa tekoälyn menetelmien, erityisesti syväoppimisen, perinteisten laajan skaalan simulaatioiden sekä suurten datamassojen analytiikan yhdistymisen saman haasteen ratkaisemisessa. LUMIn teknisiä tietoja löytyy lisää täältä (kun järjestelmätoimittaja on tiedossa syyskuussa 2020).

 

Mihin LUMIa käytetään?

LUMI tulee olemaan yksi maailman tunnetuimpia tieteellisiä instrumentteja elinkaarensa 2021–2026 ajan.

Supertietokoneen tuomaa huippuluokan laskentatehoa tarvitaan huippututkimuksen tekoon monilla eri data- ja laskentaintensiivisillä tieteenaloilla, koska erilaisten datalähtöisten menetelmien merkitys tutkimuksessa, hallinnossa ja teollisuudessa on yhä suurempi.

Esimerkkeinä näistä on lääketiede, ilmastotiede ja tekoäly. Osa LUMI-supertietokoneen resursseista on varattu aikakriittisten tehtävien mallinnukseen, joita voidaan käyttää esimerkiksi erilaisten pandemioiden vastaisessa tutkimuksessa. Tämänhetkiseen koronapandemiaan on saatu merkittäviä edistysaskelia supertietokoneiden avulla: erittäin raskasta laskentaa vaativa lääkeainetutkimus on edennyt supertietokoneresurssein eteenpäin ennennäkemättömällä nopeudella ja laskentaresurssit tulevat olemaan avainasemassa myös jatkossa, kun etsitään ratkaisua pandemian kaltaisiin, koko maailmaa koskettaviin kysymyksiin.

LUMI tuo uutta lisäarvoa myös yrityksille, sillä supertietokoneen resursseista viidennes on varattu suoraan yritysten käyttöön. Tämä avaa yrityksille kokonaan uudenlaisia mahdollisuuksia innovaatioille ja uusien datapohjaisten liiketoimintamuotojen kuten alustatalouden ja tekoälyn kehittämiselle.

LUMIn tuoman laskentakapasiteetin avulla ratkaisut ongelmiin löytyvät entistä nopeammin ja valtavan laskentakapasiteetin avulla voidaan myös ratkaista kokonaan uusia, eri tieteenaloja ja tekoälyä yhdistäviä tutkimusongelmia.

LUMI tarjoaa maailmanluokan resurssit suomalaisille korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten tutkijoille, mikä mahdollistaa aivan eri mittakaavan laskennallisten haasteiden ratkaisun kuin CSC:n kansallisilla järjestelmillä on mahdollista. LUMIn resurssit ovat merkittävä etu suomalaisille tutkimusryhmille kansainvälisissä tutkimushankkeissa ja lisäksi se auttaa tutkijoita erilaisiin hankekonsortioihin pääsemisessä. Pääsy LUMIn resursseihin on merkittävä vetovoimatekijä myös ulkomaisia tutkijoita ja asiantuntijoita rekrytoitaessa.

LUMIa voidaan käyttää esimerkiksi seuraavanlaisten ongelmien ratkaisuun:

  • Entistä tarkemmat ilmastomallit ja monien eri mallien yhteenkytkentä: kuinka elinolosuhteet muuttuvat, kun ilmasto lämpenee?
  • Uusien koko genomin sekvensoivien mittalaitteiden datan analysointi ja korreloiminen kliiniseen dataan, tuoden lisävaloa sairauksien ja perinnöllisten sairauksien syihin ja yksilölliseen hoitoon.
  • Tekoälyn (syväoppimisen) soveltaminen suurien data-aineistojen, simuloitujen ja mitattujen, analyysiin ja uudelleenanalysointiin esim. ilmakehä- ja ympäristötieteissä, ilmastomallinnuksessa, materiaalitieteissä ja kielitieteissä.
  • Itseohjautuvien autojen ja laivojen algoritmien tutkimus ja opetus ennennäkemättömällä laskentateholla.
  • Yhteiskuntatieteellinen laajan skaalan data-analyysi sosiaalisista verkostoista ja ilmiöiden ennustaminen.
  • Aikakriittinen mallinnus esim. pandemioiden vastainen taistelu, lääkeainekehitys

LUMIsta sanottua

“EuroHPC:n myötä jatkuu eurooppalainen suurteholaskennan yhteistyö, josta suomalaiset tutkijat ovat jo hyötyneet vuosien saatossa merkittävästi. Investoinnin myötä CSC:n datakeskuksesta tulee yksi maailman ja Euroopan suurimpia toimijoita suurteholaskennan saralla.“

Kimmo Koski, CSC:n toimitusjohtaja
“Supertietokoneen sijoittaminen Suomeen CSC – Tieteen tietotekniikan keskuksen datakeskukseen Kajaaniin on kymmenen Euroopan maan yhteinen ponnistus. Suomelle EuroHPC-hanke on valtava mahdollisuus, joka nostaa meidän kansallisen datanhallinnan ja laskennan osaamisen uudelle tasolle ja joka vahvistaa kilpailukykyämme myös huippututkimuksessa. Investointi nostaa suomalaisen datakeskuksen yhdeksi maailman ja Euroopan johtavista datakeskuksista.”

Anita Lehikoinen, kansliapäällikkö, opetus- ja kulttuuriministeriö
“Terveytemme pohjautuu pitkälti siihen, että solukalvoproteiinit ohjaavat solujemme tiedonvälitystä oikein. Uusien supertietokoneiden ansiosta pystymme lopultakin selvittämään atomaarisella tarkkuudella kuinka nämä proteiinit sen tekevät, ja kuinka niiden toimintahäiriöt johtavat sairauksiin.“

Ilpo Vattulainen, biologisen fysiikan professori, Helsingin yliopisto

 

Menestystarinan ensimmäinen luku

  • Ainutlaatuinen eurooppalainen yhteisinvestointi
  • LUMI tulee olemaan yksi maailman tunnetuimpia tieteellisiä instrumentteja elinkaarensa 2021–2026 ajan
  • Konsortio luo käytänteet ja yhteistyön perinteen tuleville EuroHPC-laitteistosukupolville
  • CSC:n Kajaanin datakeskus haluaa toimia myös muiden kansainvälisten sähköisten infrastruktuurien tai niiden osien sijoituspaikkana
  • LUMI-supertietokone ja EuroHPC:n tutkimusohjelmat (mm. EuroHPC-kompetenssikeskukset) avaavat aivan uusia mahdollisuuksia yliopistojen, ammattikorkeakoulujen, tutkimuslaitosten ja elinkeinoelämän yhteistyölle ja sitä myötä Kainuun, Suomen ja Euroopan talouskasvulle
  • Lisätietoja ja lisämateriaalia LUMista: www.lumi-supercomputer.eu/media