Před dvěma desítkami let stál Sprinx Systems u zrodu prvního opravdového superpočítače určeného pro akademický výzkum v České republice. Superpočítač Amálka je dílem divize HPC (High Performance Computing), která se zabývá vysokovýkonnými počítačovými systémy pro paralelní počítání, využívanými zejména pro úlohy spojené s vědou a výzkumem. Hlavní úlohou specialistů HPC divize je softwarová stránka celého superpočítačového řešení, proto spolupracují se zadavateli projektů nad návrhy algoritmů pro paralelní výpočty a jejich optimalizací pro konkrétní hardware.
Na superpočítač Amálka jsme se zeptali Dr. Ing. Pavla Trávníčka z Ústavu fyziky atmosféry a Astronomického ústavu Akademie věd ČR.

Jakým prošla Amálka za uplynulých 20 let vývojem?
První počítač Amálka tvořilo 8 desktopových počítačů s Linuxem, propojených prostřednictvím síťového rozhraní. Technologie paralelního počítání v té době ve světě začínala a řada vědeckých skupin stavěla obdobné počítače. Třetí verze Amálky měla okolo 256 výpočetních uzlů a na krátkou dobu se dostala mezi 500 největších počítačů na světě. V ČR pak řadu let zůstala největším počítačem sloužícím k numerickému modelování kosmického plazmatu. V současné době se Amálka až tak moc neliší od předešlých verzí (jen komponenty počítače postupně modernizujeme) a velké superpočítače postavené ve světě ji mnohonásobně předběhly. Nicméně, pro účely naší vědecké práce postačuje a umožňuje nám provádět unikátní numerické experimenty.

Jakým projektům se nyní věnujete?
V současné době se věnuji třem připravovaným kosmickým projektům: Solar Orbiter, BepiColombo a JUICE. Solar Orbiter je evropská sonda, která bude zkoumat Slunce z bezprostřední blízkosti a její start je plánován na rok 2019. BepiColombo tvoří dvojice družic pro výzkum planety Merkur, které odstartují příští rok. JUICE je připravovaná sonda k výzkumu prostředí planety Jupiter a jeho měsíců. Práce na kosmickém projektu je záležitost na 20 až 30 let. Zhruba 15 let trvá příprava, vývoj, testování a stavba jednotlivých systémů sondy, pak sonda zpravidla několik let cestuje na místo určení a nějakých 10 let trvá doba, po kterou sonda provádí pozorování. Naše numerické modelování slouží k interpretaci jevů pozorovaných během kosmických misí, na nichž se účastníme.

Jaký je jejich praktický přínos?
U projektu BepiColombo jde spíše o základní výzkum planety Merkur, která je velice zajímavá z geologického hlediska. Výzkum Slunce sondou Solar Orbiter je důležitý z hlediska pochopení jevů probíhajících v okolí Slunce a tvorby tzv. slunečního větru. Sluneční erupce mohou k Zemi vyvrhnout velká množství slunečního plazmatu a narušit chod satelitů a telekomunikačních sítí. Sonda JUICE bude vedle Jupiteru zkoumat prostředí Jupiterových měsíců Ganymedes a Europa. Zejména u měsíce Europa se očekává, že se pod jeho ledovým povrchem nacházejí oceány tekuté vody, které by mohly podporovat mimozemský život.

Co považujete za největší úspěch spojený s Amálkou?
Amálka nám už 20 let umožňuje provádět numerické experimenty na špičkové vědecké úrovni. S dobrou vědeckou reputací jsme pak byli přijati do práce na řadě kosmických projektů. Pro francouzskou sondu DEMETER jsme postavili I-V konvertor, pro družici Proba-2 pak celý experiment Duální Langmuirova sonda (DSLP), který dodnes provádí měření, pro mise Solar Orbiter a JUICE jsme v Česku navrhli a postavili elektrické zdroje pro dva z experimentů. Hlavním úspěchem je vytvoření standardního západoevropského vědeckého týmu, který se dovede podílet na stavbě experimentů a publikuje špičkové vědecké články.

V čem vám Amálka konkrétně pomáhá?
Jsou to v zásadě dvě věci. Před vzletem sondy, na níž spolupracujeme, nám numerické modely umožňují připravit se na daný projekt, odhadnout očekávané hodnoty měřených veličin a navrhnout optimální dráhu sondy pro vlastní pozorování. Jakmile pak sonda dorazí na místo a začne provádět měření v kosmickém prostoru, numerické experimenty a modelování nám umožní sondou naměřená data lépe pochopit a interpretovat. Tím samozřejmě dosáhneme hlubšího pochopení jednotlivých jevů, které v kosmickém prostředí probíhají.

Jaký plánujete další rozvoj Amálky?
Amálku řadu let nerozšiřujeme co se týče velikosti systému, ale každé dva až tři roky vyměníme komponenty Amálky za modernější, čímž se zvýší její výkon. Nějaké velké rozšiřování Amálky ani není možné. Museli bychom navýšit odběr elektrické energie a celá logistika by nám naši práci zkomplikovala. Plánujeme tedy udržování stávající kapacity Amálky s postupným obnovováním jejích komponent, aby její výpočetní výkon odpovídal současně dostupné technice a abychom mohli provádět numerické experimenty jakési „střední“ velikosti.

Dr. Ing. Pavel Trávníček je vedoucí vědecký pracovník Skupiny numerických simulací heliosférického plazmatu Ústavu fyziky atmosféry a Astronomického ústavu Akademie věd ČR. Je autorem či spoluautorem téměř stovky vědeckých publikací. Vedl týmy, které vytvořily řadu experimentů pro vesmírný výzkum.