Zamislite da uđete u vojnu laboratoriju i ugledate više od 1.700 PlayStation 3 konzola povezanih kablovima. Prva pomisao verovatno bi bila da se sprema najveći „Call of Duty” turnir u istoriji.
Ipak, američko Ratno vazduhoplovstvo imalo je ozbiljniji plan. Napravilo je PS3 superkompjuter koji je obrađivao ogromne slike, prepoznavao obrasce i pomagao u razvoju tada eksperimentalne veštačke inteligencije.
Od Konzole Iz Dnevne Sobe Do Vojne Laboratorije
PlayStation 3 pojavio se 2006. godine kao gejming konzola nove generacije. Sony ga je namenio igrama, filmovima i digitalnoj zabavi, ali se unutar njegove sjajne crne kutije nalazio veoma zanimljiv procesor.
Naučnici su brzo primetili da PS3 može da posluži i za ozbiljne matematičke proračune. Konzola možda nije izgledala kao laboratorijska oprema, ali je u određenim poslovima nudila mnogo procesorske snage za relativno malo novca.
To nije prvi put da tehnologija napravljena za igre pronađe sasvim novu primenu. Cela gejming industrija u Srbiji i svetu danas pokreće razvoj grafike, veštačke inteligencije, virtuelne realnosti i računarskih simulacija.
Šta Je Bio Condor Cluster?
Air Force Research Laboratory, odnosno istraživačka laboratorija američkog Ratnog vazduhoplovstva, predstavila je sistem pod nazivom Condor Cluster krajem 2010. godine. Nalazio se u gradu Rome u saveznoj državi Njujork.
Prema zvaničnom saopštenju Ratnog vazduhoplovstva SAD, sistem je povezivao:
- 1.760 PlayStation 3 procesorskih jedinica
- 168 posebnih grafičkih procesora
- 84 serverska čvora sa procesorima sa po šest jezgara
- Mrežnu i skladišnu opremu koja je sve to držala na okupu
Svaki serverski čvor upravljao je grupom od 22 PS3 jedinice. Dakle, PS3 superkompjuter nije bio samo gomila konzola naslaganih na police. Klasični serveri delili su zadatke, konzole su obavljale veliki deo paralelnih proračuna, a mreža je prenosila podatke između njih.
U sistem je ugrađeno više od 8 kilometara kablova.
Da Li Je Imao 1.716 Ili 1.760 Konzola?
Na internetu ćete naići na oba broja. Nije nužno reč o teoriji zavere koju je pokrenuo vlasnik Xboxa.
Prvo zvanično saopštenje navodi 1.760 PS3 procesora, dok drugi tekst američkog Ratnog vazduhoplovstva govori o 1.716 PS3 konzola. Razlika verovatno potiče od načina na koji su autori brojali kupljene, instalirane i aktivne jedinice u različitim fazama projekta.
Zato je najpreciznije reći da je Condor Cluster koristio više od 1.700 PlayStation 3 konzola, dok se broj 1.760 najčešće vezuje za konačnu konfiguraciju sistema.
Zašto Je Vojska Izabrala Baš PlayStation 3?
Glavni razlog zvao se Cell Broadband Engine. Ovaj procesor razvili su Sony, IBM i Toshiba. Imao je centralno procesorsko jezgro i više specijalizovanih jedinica koje su mogle istovremeno da obrađuju različite delove velikog zadatka.
Takva arhitektura odgovarala je poslovima kao što su:
- Obrada fotografija i video-materijala
- Analiza radarskih signala
- Računarske simulacije
- Prepoznavanje obrazaca
- Operacije nad velikim matricama podataka
Običan program često zahteva da procesor rešava zadatke redom. Cell procesor je blistao kada je veliki posao mogao da se podeli na mnogo sličnih manjih delova. Umesto jednog veoma pametnog radnika, dobijete čitavu ekipu koja radi istovremeno.
Linux Je Imao Važnu Ulogu
Rane, veće (fat) verzije PS3 konzole podržavale su funkciju OtherOS. Ona je vlasnicima omogućavala da instaliraju drugi operativni sistem, najčešće Linux.
To je istraživačima pružilo pristup konzoli kao računarskom čvoru. Mogli su da pokrenu sopstveni softver i povežu veliki broj uređaja u klaster. Bez te mogućnosti PS3 bi ostao moćna, ali prilično zatvorena gejming mašina.
Kasniji PS3 Slim nije podržavao OtherOS, a Sony je 2010. godine uklonio ovu opciju i sa starijih modela kroz novo sistemsko ažuriranje. Postojeće istraživačke instalacije mogle su da zadrže stariji softver, ali su nabavka novih jedinica i dugoročno održavanje postali mnogo teži.
Koliko Je Bio Moćan PS3 Superkompjuter?
Condor Cluster mogao je da dostigne približno 500 teraflopsa, odnosno oko 500 biliona operacija sa pokretnim zarezom u sekundi. U vreme predstavljanja to je bila ozbiljna brojka.
Ako vam „teraflops” zvuči kao egzotična bolest računara, reč je o meri matematičkih performansi. Jedan teraflops predstavlja bilion takvih operacija u sekundi. Više teraflopsa ne znači automatski da će svaki program raditi brže, ali mera dobro pokazuje koliko je sistem sposoban za određene vrste paralelnih proračuna.
Slične brojke danas srećemo i u mnogo manjim uređajima. Tekst o računaru u automobilu Tesla Model S Plaid lepo pokazuje koliko su teraflopsi postali česti van klasičnih superkompjuterskih centara.
Među Najbržim Računarima Svog Vremena
Direktor projekta Mark Barnell izjavio je da je Condor Cluster u trenutku predstavljanja bio približno 35. ili 36. najbrži računar na svetu. Neki kasniji izvori navode 33. mesto, verovatno na osnovu druge procene ili trenutka poređenja.
Važnije od tačne pozicije bilo je to što je sistem predstavljao najbrži interaktivni superkompjuter koji je američko Ministarstvo odbrane tada koristilo.
Ipak, Condor nije pokušavao da zameni sve ostale superkompjutere. Napravljen je za pažljivo izabrane zadatke koji su odgovarali njegovoj neobičnoj arhitekturi. Ukratko, nije bio najbolji u svemu, ali je u svom dvorištu bio prilično strašan pas.
Koliko Je Koštao?
Izgradnja sistema koštala je približno dva miliona dolara. To nije sitan novac, osim možda ako pitate nekoga ko sastavlja vojni budžet. Ipak, bilo je znatno manje od cene uobičajenog superkompjutera sličnih mogućnosti.
U jednom saopštenju AFRL je procenio da je Condor nudio iste mogućnosti za 10 do 20 puta manje novca. Barnell je u drugom intervjuu rekao da bi najjeftiniji uporedivi sistemi koštali između 50 i 80 miliona dolara.
Razlika je nastala zato što je Sony već platio ogroman deo razvoja procesora i masovne proizvodnje. Vojska je kupila gotov potrošački proizvod umesto posebnog procesora koji bi morao da se proizvodi u malom broju primeraka.
Manja Potrošnja Struje Bila Je Veliki Bonus
Cena hardvera nije jedini trošak superkompjutera. Takav sistem stalno troši električnu energiju, a zatim troši još energije na hlađenje prostorije u kojoj radi.
Prema AFRL-u, PS3 superkompjuter trošio je manje od desetine energije koja bi bila potrebna uporedivom konvencionalnom sistemu. Barnell ga je u jednom trenutku opisao kao sedmi energetski najefikasniji računar na svetu.
Dobar odnos cene, snage i potrošnje bio je jedan od glavnih uspeha projekta.
Da Li Je Zaista Prepoznavao Objekte Na Mutnim Fotografijama?
Da, ali uz važno objašnjenje. Condor Cluster nije imao čarobno dugme „izoštri” kakvo viđamo u kriminalističkim serijama. Ako fotografija uopšte ne sadrži neki detalj, računar ne može pouzdano da ga izvuče iz ničega.
Sistem je, međutim, mogao veoma brzo da obradi ogromne fotografije i radarske snimke. Među planiranim projektima nalazili su se:
- Poboljšanje radarskih slika
- Obrada satelitskih snimaka
- Uklanjanje šuma iz slike
- Poboljšanje kontrasta i vidljivosti detalja
- Prepoznavanje poznatih oblika i obrazaca
- Poređenje velikog broja delova iste slike
Kasniji tekst na sajtu američke vojske navodi da je sistem obrađivao milijarde piksela u minutu i pomagao da se mutni objekti u vazduhu lakše prepoznaju.
Poboljšanje Slike Nije Isto Što I Izmišljanje Detalja
Računar može da smanji digitalni šum, pojača ivice objekta, uporedi više uzastopnih snimaka ili izdvoji oblik koji se razlikuje od pozadine. Ako postoji više fotografija istog objekta, svaki snimak može da doda deo korisnih informacija.
Današnji telefoni koriste sličnu osnovnu ideju, samo na mnogo manjoj skali. Kada telefon spoji nekoliko ekspozicija u jednu svetliju noćnu fotografiju, procesor pokušava da iskoristi podatke iz više kadrova. Više o razvoju ove oblasti možete pročitati u tekstu o telefonima za snimanje i obradu fotografija.
Prepoznavanje obrazaca ide korak dalje. Program ne pokušava samo da ulepša sliku, već da pronađe poznate oblike i njihove karakteristike. Sličan princip danas koriste različite biometrijske tehnologije, mada se konkretni algoritmi i namene razlikuju.
Eksperimenti Sa Veštačkom Inteligencijom
Condor Cluster služio je i za istraživanje neuromorfnog računarstva. Cilj ove oblasti jeste da računarski sistemi određene zadatke rešavaju po uzoru na način na koji mreže neurona obrađuju informacije.
Istraživači su sistem učili da prepoznaje slova, reči i rečenice. Prema Barnellu, računar je mogao da obradi oko 20 stranica u sekundi. Čak i kada je nedostajalo između 20 i 30 odsto znakova, sistem je navodno rekonstruisao tekst sa približno 99,9 odsto tačnosti.
To nije značilo da PS3 konzole razmišljaju ili imaju svest. Nisu noću tajno igrale „Metal Gear Solid” i planirale bekstvo iz laboratorije. Algoritmi su koristili obrasce iz poznatih podataka kako bi procenili šta verovatno nedostaje.
Takva tehnologija mogla je da pomogne pri obradi oštećenih dokumenata, skeniranog teksta i velikih količina podataka koje ljudi ne bi mogli brzo da pregledaju.
Zašto Se Projekat Završio?
Prema kasnijem izveštaju američke vojske, program PS3 klastera radio je približno do 2015. godine. Jedan od glavnih problema bio je nestanak odgovarajućeg hardvera.
Nove PS3 konzole više nisu nudile potrebnu podršku za Linux. Stari uređaji su se kvarili, rezervne jedinice postajale su sve ređe, a nova generacija konzola koristila je drugačiju arhitekturu. Nije bilo dovoljno da istraživači samo kupe gomilu PS4 konzola i uključe ih na isto mesto.
Računarska industrija takođe je brzo napredovala. Grafičke kartice i profesionalni akceleratori postali su snažniji, dostupniji i lakši za programiranje. Vremenom je održavanje stare armije PS3 konzola izgubilo smisao.
Šta Nam Je Condor Cluster Pokazao?
Najveća vrednost projekta nije bila samo njegova procesorska snaga. Condor je pokazao da masovno proizveden uređaj može da postane osnova ozbiljnog naučnog sistema ako njegova arhitektura odgovara konkretnom poslu.
Igrači su indirektno finansirali razvoj moćnih procesora, jer je veliko tržište konzola omogućilo proizvodnju ogromnog broja čipova. Istraživači su zatim tu tehnologiju upotrebili za nešto sasvim drugo.
Danas se ista ideja vidi u superkompjuterima koji koriste grafičke procesore prvobitno razvijene za igre. GPU više nije samo deo računara koji crta eksplozije i senke. Služi za naučne simulacije, obradu slika, razvoj lekova i treniranje sistema veštačke inteligencije.
Zaključak
Priča o Condor Clusteru jeste istinita. Američko Ratno vazduhoplovstvo zaista je povezalo više od 1.700 PlayStation 3 konzola sa serverima i grafičkim procesorima. Tako je nastao PS3 superkompjuter sposoban za obradu ogromnih slika, analizu radarskih podataka, prepoznavanje obrazaca i eksperimente sa veštačkom inteligencijom.
Nije mogao čarobno da pretvori nekoliko mutnih piksela u savršenu registarsku tablicu. Mogao je, međutim, da obradi nezamislivu količinu podataka mnogo brže i jeftinije od većine tadašnjih alternativa.
Sve to zahvaljujući konzoli koju je većina ljudi kupila kako bi igrala igre. Ako ništa drugo, ovo je odličan argument za sledeći put kada neko kaže da od gejminga nema nikakve koristi.
