Konstantan pljusak kosmičkih zračenja ruši super-kompjutere

Teško da neko nije čuo za „Krej Jedan“ (Cray -1), koji je 70-tih godina bio najbrži superkompjuter na svetu. On, zapravo, i ne izgleda kao superračunar već pre kao neka pomalo čudna verzija „Tagade“ (The Round Up), na kojoj sedite vezani pojasevima da se ne biste ošamutili. Valjkastog Kreja obujmljuje prstenasta klupa koja sakriva svoje izvore napajanja, kao krofna s rupom na kojoj se može sedeti, i unutar koje se nalaze uređaji u stanju da pruže uvid u nuklearno oružje.

Nakon što je Sejmur Krej (Seimour Cray) napravio ovaj kompjuter, predao ga je Nacionalnoj laboratoriji Los Alamos na šestomesečni besplatni probni period. Ali, tokom tih prrvih šest meseci testiranja dogodila se jedna neobična stvar: računar je iskusio 152 nedokučive „greške“ u memoriji. Kasnije su istraživači naučili da neutroni kosmičkih zraka mogu udariti u neke delove procesora, korumpirajući njihove podatke. Što ste veći, dakle, što su veći vaši računari, to je ovaj problem krupniji. A Los Alamos – koji leži na visini od 2,300 metara i sedište je nekih od najsjajnijih procesora na svetu je – glavna meta.

Od tada se svet mnogo promenio, pa tako u njemu imamo računare na svakom koraku. Naš svet doživeo je promenu – ali ne i Kosmos. Tako je Los Alamos morao da se prilagodi – imajući u vidu da su inženjeri računali na čestice iz kosmosa koje su završile u hardveru i softveru. “Ovo zapravo nije problem koji imamo”, objašnjava Nathan DeBardeleben iz Grupe za dizajn računara sa visokim performansama (High Performance Computing Design). “To je problem koji držimo pod kontrolom.”

Za savremene super-računare, u odnosu na početak koji je obeležen jednom mašinom koja se zove „Q“,  ovo danas je velika stvar. Instaliran i pušten u rad 2003. godine, „Q“ je bio daleko brži od Kreja-1, i kretao se kroz proračune pravljene u američkom „gnezdu“ nuklearnog arsenala. Ova mašina se, međutim rušila znatno češće nego što se očekivalo – prvi zastoji i greške podstakli su naučnike iz Los Alamosa da se zaista zabrinu za uticaj kosmičkih zraka, naelektrisanih čestica koje dolaze iz svemira. Oni se sudaraju sa hemikalijama u atmosferi, a čitav nered se razdvaja na manje čestice. “Oni bukvalno proizvode ovaj „tuš“ i „mlazeve“ koji samo padaju na nas”, kaže Šon Blanšard (Sean Blanchard), iz grupe za dizajn visokih performansi računara (High Performance Computing Design group). A neke od ovih „kapi“ u tom pljusku iz Vasione koji pogađa i prolazi kroz našu Zemlju su neutroni – što su loše vesti.

“Ove tzv kosmičke kapi mogu da u kompjuterskoj memoriji proizvedu flip-bitove”, kaže De Bardeleben, “0 do 1 ili 1 do 0”. To nije mnogo važno za vaš kućni računar. Ali, Los Alamos ionako operiše s velikim brojkama. Na primer prve verzije Q računara za otkrivanje čestica na ivici postojanja podsećali su na prolaze između rafova u prodavnici. Danas, ova oprema smeštena je u ramove računara veličine fudbalskog igrališta, a svi računari na tom tom fudbalskom terenu mogu da istovremeno rade na rešavanju istog problema. I, kao što fudbalsko polje primi veću količinu kiše nego vaše dvorište iza kuće, tako i ovi superkompjuteri orijaškog gabarita primaju više neutrona u vidu kosmičkih zraka nego vaš MacBook.

Nakon računara Q, laboratorijski inženjeri zaista su shvatili da neutroni nisu neutralne čestice, pa sada pokušavaju da se prihvate i ovog problema. Pre nego što je u Los Alamosu ugrađena nova oprema, kao i mašina zvana „Trojstvo“ (Trinity), inženjeri izvode neku vrstu „kosmičkog stres-testa“, postavljajući elektroniku u snop neutrona – daleko više od „nebeskih kaskada“ u datom trenutku – da bi potom posmatrali šta se dešava. “hvatamo deliće materije, učinimo ih radioaktivnima a potom ih razbijamo”, objašnjava Blanchard. Takođe, u centar za super-kompjutere će uskoro uneti detektore neutrona, kako bi se procenila snaga oluje. Ako znate koliko neutrona dobijate, a znate i kako utiču na ponašanje kompjuterskih komponenti, “možete predvideti životni vek vaše elektronike”, kaže Suzanne Nowicki, fizičarka u grupi za nauku i primenu kosmičke laboratorije.

Super-kompjuteri su obično dovoljno pametni da znaju da li je nešto krenulo po zlu  – uporedimo to sa osećajem kod čoveka, kao kada biste osetili da vam neko iščupa samo jednu vlas kose sa glave. Kada se to dogodi, sistem obično prikazuje grešku i ispravlja je. Ali ponekad, kaže Blanšard, kompjuter je „više pesimističan“. Oponašao bi izjave tipa “Imam grešku. Prevelik broj bita je poludeo”. “Ne mogu to popraviti, ali sam želeo da znate da se to desilo.”

Kada se to desi u Los Alamosu, oni računare ruše – namerno. To vam je kao da namerno padate dok skijate, jer će to boleti manje nego kada biste čekali da usledi slučajan tj nekontrolisan pad. Ali, ne morate se vratiti na vrh padine i počinjati iznova: inženjeri su stvorili “kontrolne punktove” tokom čitave potrage za odgovorima na greške. To je kao „ušteđevina“ i „zarađeni bonus-životi“ u video igricama: Ako umrete, ne morate započinjati ispočetka. Počinjete na poslednjoj tački na kojoj ste zastali sa svojim postignućima. Super kompjuteri takođe mogu napraviti istu vrstu „uštede“ i „bonus-života“.

Pravi problem je, međutim, “korumpiranost tihih podataka”. To se dešava kada bitovi „polude“, a to niko ne primećuje. Odgovor za koji mislite da je ispravan može zapravo biti neutronski indukovani san. Zato je preventivni posao toliko važan: oni znaju šta da očekuju, koliko često kao i da li su u stanju da prate ovu pojavu. Istovremeno, sa ovim znanjem kojim raspolažu, tim se nada da će pretvoriti ono što bi moglo da bude tiha greška u jednu pravu „vrišteću“ grešku. Ali, ako nešto i proklizne, moguće je da će ga ljudi uhvatiti. Obično Los Alamos ne izjavljuje ništa tipa: “Evo vašeg odgovora!” sve dok se stvarnom ljudskom proverom rezultata ne vidi da li ovi imaju smisla.

Ta lična intervencija se delom dešava zato što Los Alamos radi ključno istraživanje tema koje imaju uticaja na mnoge druge osobe. “Laboratorija – Odeljenje za energetiju opšte uzev –  studira klimatske promene: nove lekove, epidemiologiju, širenje bolesti, modeliranje kojim se predviđa ponašanja požara, sve vrste modeliranja bolesti, nauku o materijalima, krhkost novih metala”, objašnjava Blanšard. I, kako dodaje nakon ove liste, razlog zbog čega Los Alamos još uvek postoji je u tome što su ljudi (neki ovde, zapravo, u ovoj laboratoriji) stvorili nuklearno oružje. “Mi smo laboratorija za nuklearno oružje”, kaže Blanchard. “Naš posao je rukovođenje tim zalihama. Naš posao je da se uverimo da je sve bezbedno i da funkcioniše kako je zamišljeno, a da ne funkcioniše onda kada se za to ne ukaže potreba. “

Zbog zabrane nuklearnog testiranja, jedini legitiman način da se zaustavi zabrinutost i nauči rukovanje bombom je da se pravi simulacija  – na superkompjuteru – ne bi li se uočilo šta se to dešava iznutra. I tako – ovo mesto koje se inače bavi (atomskim) zračenjem na Zemlji mora,  takođe, da se bavi zračenjem i iz svemira. Jer, zbog svega onoga što će super kompjuteri raditi u budućnosti, jedna stvar je danas izvesna: “Super računari iz godine u godinu postaju sve veća meta”, kaže Blanšard.

Wired.com

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

w

Connecting to %s