כך תבנה מאיץ חלקיקים מהפלייסטיישן שלך
קבוצה של אסטרופיזיקאים מארה”ב פיצחה את אחת מהתעלומות הגדולות של היקום באמצעות - ובכן - פלייסטיישן 3. מחשב שבנו מ-8 קונסולות היה חזק מספיק עבור כל הסימולציות שנדרשו להריץ ועבור כל החישובים שהזינו. האם בקרוב לצד "גיטר הירו" נמצא בחנויות גם ערכה לביקוע אטום?
נשמע מופרך? לא באמת. צוות מאוניברסיטת דארמות’ שבמסצ’וסטס בארה”ב עשה זאת - תחילה עם 8 קונסולות פלייסטיישן 3, ובהמשך גם עם צביר בן 16 מערכות שכאלו - וכך יצר מחשב-על מעולה וזול להפליא מכל מחשב-על מוכר לצורכי מחקר.
בשיתוף מדענים מאוניברסיטת אלבמה הם הצליחו לפענח את אחד מסודותיו הכמוסים של החור השחור - כיצד חומר נבלע בעת מיזוגם של חורים שחורים ואילו גלי קול מעורבים בתהליך. הנושא כולו תאורטי להפליא, מסובך מאוד ועתיר חישובים ונוסחאות, והוא העסיק לא מעט אסטרופיזיקאים ומחשבי-על. כמה תמוה שהוא פוענח בעזרת קונסולה שיועדה למשחק ולבידור.
צוות החוקרים הגדול, ובראשו הפרופסור לפיזיקה גואראב קאנה, החליט לשתף בידע את כל מי שמעוניין להשתמש בפלייסטיישן שלו לא רק למשחקים, ובאתר האינטרנט cluster.org3ps ניתנות הוראות מפורטות לכל דורש איך בונים מחשב-על דומה ואיזו פלטפורמת תוכנה נדרשת לכך.
"דרושה מידה מסוימת של ידע בתכנות - לא משהו מסובך במיוחד - כדי להתקין בצביר הקונסולות גרסת מערכת הפעלה של לינוקס ולחבר את הקונסולות לרשת מחשבים”, הסביר פרופ’ קאנה. התוצאה מהממת - מחשב שווה ערך למחשבי-על שמשמשים לניסויים ועולים פי כמה וכמה.
"הייתי מתוסכל מאוד מהעובדה ששכירת מחשבי-על להרצת סימולציה מדעית עולה היום למעלה מ-5,000 דולר”, אומר קאנה. “אם הייתי צריך לבצע 100 סימולציות למחקר יחיד - שזה בהחלט לא הרבה - זה היה עולה לי הון תועפות”.
קאנה החליט לחפש פתרון זול יותר וגייס לתהליך 8 מערכות פלייסטיישן 3, שמצוידות במעבדים חזקים של סוני, יבמ וטושיבה. מיותר לציין שמחירה של כל מערכת פלייסטיישן שרכש לא עבר את ה-600 דולר לערך.
הצוות הצעיר העמיד את חברות הענק המייצרות את המותגים המובילים במשפחת מחשבי-העל בפני אתגר לא קל. בשלב הראשון חיבר הצוות 8 קונסולות לצביר, שמהירות הרצת הסימולציות בו שווה לזו שמושגת באמצעות 200 צומתי מחשב-העל בלו גרין של יבמ.
מחשב-העל המהיר ביותר בעולם הוא ה”Roadrunner” של יבמ, שמוצב במעבדה הלאומית לפיזיקה של ארה”ב בלוס אלמוס. מבצעים בו סימולציות לצורך ניסויים גרעיניים ומודלים מחקריים מסובכים הקשורים גם בשינויי אקלים ומזג אוויר.
יש בו 3,250 צמצים (Nodes), והוא מסוגל להשיג מהירות של עיבוד מידע בסך 1,105 פטאפלופ, או 1,105 קוואדריליוני חישובים, בשנייה אחת - מהירות שגדולה פי 100 אלף בערך ממחשב ביתי.
למרבה הצער, בשלב זה מסרבים קאנה ומדען המחשבים כריס פולין, שסייע לו והשתתף בכתיבת מדריך ההוראות המפורט לבניית מחשב-על שכזה, לומר לכמה פלופים (חישובים בשנייה) מסוגל צביר הפלייסטיישן שלהם להגיע.
עם זאת, בראיון לרשת הטלוויזיה הקנדית CBC הוא היה מוכן לומר ש”צביר הפלייסטיישן שלנו איפשר לי להריץ סימולציות במשך כמה שעות, שהיו נדרשים עבורן ימים ארוכים אם היו נעשות בשרת המחשב רב העוצמה שיש לנו באוניברסיטה”.
בזכות העובדה שהמדענים האמריקאים הגיעו למסקנה שביכולתם לספק מדריך לביצוע פרויקט כזה לכל חובב מחשבים באשר הוא, נעשו בשנה האחרונה ניסיונות דומים במעבדות מחקר שונות בארה”ב. החלוצים בכיוון היו חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה. הם הזמינו גיימרים להצטרף לפרויקט, שבו המערכות שלהם קושרו ברשת. הקונסולות נטענו בתוכנה מיוחדת שסופקה לכל מי שהצטרף לפרויקט החדשני.
יחד
"המטרה ברורה: אנחנו רוצים שכל העניין הזה יהיה קל יותר, זמין יותר וזול יותר - ולא חשוב באיזה סוג של מחשב-על תצטרך להשתמש”, אמר פולין.
עד כאן הכל טוב ויפה, אך לפני שאתם רצים להוציא את הפלייסטיישן של האח הקטן מהשקע, חשוב לדעת שיש כמה דברים שצריך להביא בחשבון כשניגשים לפרויקט חובבים כזה. הקונסולה של משחקי מחשב זוללת בין 200 ל-300 ואט חשמל, וכאשר יוצרים צביר בן 8 קונסולות ומחברים ביניהן - יש כבר צורך בחדר מספיק גדול לשם כך. אם מחברים 4 קונסולות או יותר לשקע אחד - מסתכנים בפיצוץ של נתיך.
בעיה אחרת קשורה בזיכרון: בקונסולת PS3 יש רק 256 מגה-בייט זיכרון RAM - כלומר הרבה פחות מרוב המחשבים האישיים המצויים כיום בשימוש. הרצת מספר רב של סימולציות או תוכנות תטיל עומס רב על המערכת.
כתוצאה מכך הרצת סימולציות על גבי צביר קונסולות חייבת להיות מדודה, מתוכננת היטבו ”תפורה” ליכולותיו של הצביר. לא כל ג’וב מחקרי מתאים למערכות שכאלו.
"הצביר שבנינו באמצעות 16 הקונסולות התאים באופן יוצא מהכלל לסוג כזה של מחקר באסטרופיזיקה, שמחייב מספר גדול מאוד של חישובים מתמטיים - אבל אין בו דרישה לכוח זיכרון”, הסביר אחד מחברי הצוות, הישראלי פרופ’ ליאור בורקו מאוניברסיטת אלבמה בהנטסוויל.
"אילו שכרנו מחשב-על, היינו צריכים לשלם בכל פעם 5,000 דולר עבור כל משימת סימולציה. ואילו אנחנו הרצנו על צביר הקונסולות הזה עשרות רבות של סימולציות - בעצם כמה שרק רצינו - בעוד שההשקעה הכוללת בציוד ובתוכנה ובשעות הבנייה לא עלתה על 6,000 דולר לכל היותר”, מסכם בורקו.
נא להמתין לטעינת התגובות
