Navigation path

Left navigation

Additional tools

Европейска комисия - Информационен документ

Високопроизводителните изчислителни технологии и инициативата EuroHPC

Брюксел, 11 януари 2018 r.

Въпроси и отговори

Какво означават термините „високопроизводителни изчислителни технологии“ и „ексафлопс изчислителни технологии“?

Високопроизводителните изчислителни технологии (ВИТ) са отрасъл от изчислителните технологии, където се работи по научни и технически задачи, за които са нужни толкова сложни изчисления, че не може да бъдат изпълнявани с помощта на обикновените компютри. Използваните при ВИТ машини често са наричани свръхкомпютри или суперкомпютри.

Следващата граница на свръхбързите изчисления е при производителност от порядъка на един ексафлопс (т.е. най-малко 1018 или 1 милиард милиарда изчисления в секунда) и се очаква тя да бъде достигната около 2021 – 2022 г.

За преодоляването на какви научни, промишлени и обществени проблеми може да се използват ВИТ?  

Като се имат предвид интердисциплинарното им естество и способността им да обработват големи количества данни и да извършват сложни изчисления, ВИТ са от съществено значение за преодоляването на най-различни научни, промишлени и обществени предизвикателства.

  1. Наука за Земята и климат

ВИТ са в основата на изучаването и предвиждането на климата, като осигуряват прогнозиране на времето в реално време и с по-голяма точност, предвиждане на мащабните природни бедствия (например опустошителни урагани) и справянето с тях, както и изучаване на поведението на океаните. Лошото време е довело до загубата на 149 959 човешки живота и 270 милиарда евро стопански щети в Европа между 1970 и 2012 г. Прогнозирането на времето зависи много от числовите симулации, извършвани на свръхкомпютри. Колкото по-мощен е даден свръхкомпютър, толкова по-точно и по-рано климатолозите могат да предвидят мащаба и пътя на бурите и наводненията и да спомогнат за вземането на решения, например за своевременно задействане на системите за ранно предупреждение с цел евакуиране на населението и спасяване на хората.

ВИТ осигуряват и симулации на изменението на климата с непрекъснато нарастваща степен на подробност (например изучаване на поведението на океаните) и по-точно наблюдение върху промените на земните ресурси. Освен това чрез ВИТ се подобряват знанията ни за геофизичните процеси и структурата на вътрешността на Земята, благодарение на което можем да разбираме по-добре природните бедствия, например земетресенията. За да създадат карти на опасностите от земетресения, сеизмолозите използват данни за движенията на земните пластове, записвани от над 10 000 сеизмометъра по целия свят. Обработката на тези огромни количества данни може да се извърши само чрез мощни съоръжения за високопроизводителни изчисления.

  1. Сигурна, чиста и ефективна енергия

ВИТ са средство от решаващо значение за проектирането на паркове за производство на възобновяема енергия или фотоволтаични материали с висока производителност, за изпитването на нови и по-ефикасни форми на материали за слънчевите панели, както и за оптимизирането на турбините за производство на електроенергия. Например търговската жизнеспособност на ветроенергийните паркове може да се предсказва с точни оценки на ветроенергийните ресурси, проектиране на парковете и краткосрочни симулации на ветровете в микромащаб за прогнозиране на ежедневното производство на електроенергия. За отрасъла на ветроенергийното електропроизводство ВИТ са средство от първостепенно значение, особено в местата със сложен релеф.

Благодарение на термоядрената енергия (от ядрен синтез) днешните ядрени електроцентрали би могло да бъдат заменени от един по-безопасен, по-екологосъобразен и практически неизчерпаем източник на енергия. Днешните опитни термоядрени реактори използват ВИТ за симулиране и определяне на поведението на термоядрената плазма, в т.ч. нестабилността, турбулентния пренос, взаимодействието плазма-стена и загряването.

  1. Здравеопазване, демографски промени и благополучие

ВИТ са движеща сила при разработването на нови форми на медицинско лечение. Персонализираната и високоточна медицина разчита много на ВИТ за обработката на информацията за гените, белтъците и средата на дадено лице с цел предотвратяване, диагностициране и лечение на заболяванията. Например при рак всяко заболяване има свои генетични особености, които придават на всяка туморна клетка и тъкан уникален характер със специфични тенденции и уязвимост. При персонализираната и високоточна медицина пациентите ще бъдат насочвани към правилното лечение, като се удовлетворяват особените им потребности.

Ранното откриване на редките заболявания е друго предизвикателство, за чието по-ефикасно преодоляване могат да допринесат ВИТ. Благодарение на ВИТ поставянето на диагнози и анализите, които днес обичайно отнемат седмици, биха могли да се извършват за няколко дни.

ВИТ дават възможност и за по-бързо и по-ефективно анализиране на геномните поредици. Хората страдат от приблизително 4100 генетични заболявания, които са една от главните причини за детската смъртност.

В биомолекулярните научни изследвания ВИТ се използват за проучване на динамиката на биомолекулите и белтъците в човешките клетки, което е от решаващо значение за по-ефикасното лечение на автоимунните заболявания, както и рака и диабета. В научните изследвания на мозъка, например Human Brain Project FET Flagship, ВИТ се използват за многомащабно симулиране и моделиране с висока разделителна способност на човешкия мозък, за да бъде по-добре разбрана организацията и работата му.

Накрая, но не на последно място, ВИТ са най-важният елемент при създаването на нови лекарства. Необходимото за създаването на ново лекарство време е между 10 и 17 години. Освен това разходите растат, поради което това става все по-малко възможно както за предприятията, така и за пациентите. Изпитването на потенциалните лекарствени молекули може да бъде значително ускорено с помощта на ВИТ. ВИТ могат да спомогнат и за пренасочването на съществуващи лекарства за лечение на нови заболявания. Това ще бъде от полза за лечението на пациентите, като същевременно ще доведе до значително намаление на разходите за процеса.

  1. Продоволствена сигурност, устойчиво селско стопанство, морски научни изследвания и биоикономика

ВИТ са от решаващо значение за развитието на по-устойчиво селско стопанство чрез оптимизиране на производството на храни, анализиране на факторите на устойчивостта и проследяване на въздействието на вредителите, контрола върху заболяванията и пестицидите. При приложенията въз основа на ВИТ например се използват радиочестотни идентификационни марки, които могат да съхраняват и автоматично да предават масив от данни за влажността, теглото и местоположението на дадена бала в рамките на глобалната система за определяне на местоположението (GPS). В бъдеще микромарки с размера на почвени частици ще бъдат масово използвани за измерване на показатели, като влажност, бреме на заболеваемостта и дори зрялост на културите.

ВИТ могат също така да спомагат за по-ефикасното управление на водните и селскостопанските ресурси и да подпомагат уязвимите общности в региона чрез по-добро справяне със засушаванията.

  1. Киберсигурност и отбрана

ВИТ са също така от решаващо значение за националната сигурност и националната отбрана, например при разработването на сложни технологии за кодиране, при проследяването и вземането на ответни мерки при кибератаки и при използването на ефикасни криминалистични средства или при ядрени симулации.

В областта на киберсигурността ВИТ, в съчетание с изкуствения интелект и техниките за машинно самообучение, се използват за откриване на необичайно поведение на системите, вътрешни заплахи и електронни измами, много ранни признаци за кибератаки (в рамките на часове вместо на дни) или евентуална злоупотреба със системите и за предприемане на автоматични и незабавни мерки за противодействие още преди настъпването на враждебните събития.

Освен това ВИТ се използват все повече в борбата с тероризма и престъпността, например за разпознаване на лица или откриване на подозрително поведение в препълнени обществени пространства.

  1. „Умно“, екологосъобразно и цялостно градоустройство

Чрез ВИТ се подпомага развитието на „по-умни“ градове благодарение на по-ефикасния контрол върху големите транспортни инфраструктурни съоръжения, за който е необходим анализ на огромни количества данни в реално време.

Разработването на автономни превозни средства например ще се извършва въз основа на ВИТ, защото за тези превозни средства ще се използват много разнообразни данни за постоянно наблюдение и оптимизиране на движението, пътните условия, състоянието на превозното средство и удобството и безопасността на пътниците. Автомобилите без водачи постоянно ще обменят данни със системите за управление и контрол и ще се синхронизират с големи бази данни, които постоянно ги захранват с информация в реално време за средата, състоянието на пътното движение, предупрежденията за извънредни случаи и метеорологичните условия.

  1. Космология и астрофизика

Учените използват ВИТ, за да наблюдават по-точно космоса, да правят симулации на катаклизмите след Големия взрив, които може би са създали гравитационни вълни, да откриват свръхнови и системи от двойни звезди или да разбират по-добре тъмната материя и енергия.

Какво е значението на ВИТ за единния цифров пазар?

Предназначението на цифровия единен пазар е да бъдат премахнати препятствията във виртуалната среда и от 28 национални пазари да се създаде един. Напълно работещият цифров единен пазар би могъл да допринесе с 415 млрд. евро годишно към икономиката на ЕС и да създаде стотици хиляди нови работни места. ВИТ имат огромен потенциал за създаване на работни места като част от перспективата на цифровия единен пазар.

ВИТ са ключов фактор най-вече за цифровизацията на промишлеността и за новаторството и конкурентоспособността ѝ. Средата на EuroHPC ще осигури на европейската промишленост, и особено на малките и средните предприятия (МСП), по-добър достъп до свръхкомпютри за разработването на новаторски продукти.

Обработвайки огромни количества данни в реално време, ВИТ играят основна роля за изграждането на жизнена икономика, основана на данни, а цялостната екосистема на ексафлопс изчисленията и големите информационни масиви ще позволи на ЕС да извлече възможно най-много ползи от нея, осигурявайки същевременно високо равнище на защита на данните и сигурност. Инфраструктурата на EuroHPC ще позволи чувствителните данни да бъдат обработвани в Европа, благодарение на което ще бъдат опазени поверителността, собствеността и правото на достъп и използване на тези данни в Европа.

Защо е нужно ЕС да предприема инициатива във връзка с ВИТ?

Въпреки досегашните усилия и инвестиции ЕС не разполага с най-високопроизводителните свръхкомпютри, а тези, с които разполага, зависят от неевропейска технология. Сегашното предлагане на изчислителна мощност не може да удовлетвори все по-високото търсене. Поради този недостиг европейските учени и предприятия все по-често обработват данните си извън ЕС. Това създава проблеми с поверителността, защитата на данните, търговските тайни и собствеността върху данните, особено при приложения с чувствително съдържание.

Европейската верига на доставките в областта на ВИТ е слаба, а степента на внедряване на европейски технологии в работещи високопроизводителни изчислителни машини (ВИМ) остава много ниска. Без ясни перспективи за създаването на водещ пазар и за продажбата на една ВИМ с производителност от един ексафлопс на публичния сектор европейските доставчици няма да поемат риска да разработват сами такива машини.

Освен това днес всяка държава членка инвестира самостоятелно в разработването и придобиването на инфраструктура за ВИТ. Въпреки значителните инвестиции както на национално равнище, така и на равнище ЕС, в сравнение с конкурентите си от САЩ, Китай и Япония Европа очевидно влага недостатъчно във ВИТ, като недофинансирането е между 500 и 750 милиона евро годишно. Размерът на ресурсите и финансовите инвестиции, които са нужни за създаване на устойчива екосистема за ВИТ с производителност, измервана в ексафлопс, вече е станал толкова голям, че нито една държава в Европа не е способна сама да я изгради в срокове, съответстващи на темпа на работа на конкурентите извън ЕС. Затова държавите членки трябва да съгласуват инвестиционните си стратегии по отношение на ВИТ на европейско равнище и да обединят ресурсите си.

Действията за обединение и рационализиране на равнище ЕС са безспорна необходимост. Споделената инфраструктура и общата употреба на съществуващите способности биха били от полза за всички – промишлеността, МСП, науката, публичния сектор и най-вече (по-малките) държави членки, които нямат национална инфраструктура за ВИТ, достатъчно развита за самостоятелно ползване. По този начин би бил осигурен по-специално независим достъп на ЕС до върхови ВИТ.

Какво представлява инициативата EuroHPC?

На 10 май 2017 г. в Съобщението за междинния преглед на стратегията за цифровия единен пазар. Европейската комисия потвърди плановете си да инвестира във ВИТ и обяви намерението си да предложи нов нормативен акт, с който да уреди провеждането на обществените поръчки за цялостна инфраструктура на ЕС за свръхбързи ексафлопс изчисления и данни. Целта бе да се намери ефективен и ефикасен начин за съвместно инвестиране от страна на ЕС и държавите членки за създаването на водеща европейска екосистема за ВИТ и големи информационни масиви от гледна точка на технология, приложения и умения, подкрепени от високопроизводителна изчислителна и информационна инфраструктура на световно равнище.

Чрез тази инициатива ще се създаде възможност за съвместно възлагане на обществени поръчки за ВИМ, така че за всички държави членки да се осигури достъп до свръхкомпютри с производителност, сравнима с тази на най-добрите машини в света. Тези машини, обединени в общоевропейска инфраструктура, ще бъдат на разположение на изследователите в сферата на науката и промишлеността и на публичния сектор, независимо от местонахождението им. Осигуряването на повече върхови ресурси за ВИТ и на повече достъп до тях ще мотивира ползвателите им да запазят дейностите си и данните си в Европа, което ще спомогне за запазването на знанията и човешкия потенциал от първостепенно значение в държавите членки.

Защо Комисията предлага съвместно предприятие за изпълнение на инициативата EuroHPC?

Сегашните инструменти за финансиране имат ограничения, когато се прилагат по отношение на такова широкомащабно сътрудничество във връзка със свръхкомпютрите. Според една оценка на въздействието бе установено, че най-добре е инициативата да се изпълни чрез съвместно предприятие. Тази правна форма дава възможност за обединение на силите на държавите членки в подкрепа на разработването на общоевропейска високопроизводителна изчислителна и информационна инфраструктура. Така ще бъдат предприети действия за удовлетворяване на три неотложни потребности:

  • доставяне и внедряване в Европа на инфраструктура за ВИТ с производителност до един ексафлопс в конкурентни срокове;
  • предоставянето ѝ на публични и частни ползватели за разработване на водещи научни и промишлени приложения;
  • подкрепа за своевременното разработване на следващото поколение европейски ВИТ и внедряването им в ексафлопс системи в конкурентни срокове в сравнение със световните ни конкуренти.

Съвместното предприятие за европейски високопроизводителни изчислителни технологии (наричано по-нататък „Съвместното предприятие за европейски ВИТ“) ще даде възможност за ефикасно съчетаване на съвместните обществени поръчки и съвместната собственост върху свръхкомпютрите, както и инвестициите в разработване на технология за поръчаните машини, между Комисията и държавите членки.

Кои ще бъдат членовете на Съвместното предприятие за европейски ВИТ?

В Съвместното предприятие за европейски ВИТ ще има две категории членове: публични и частни. Публични членове ще бъдат Европейският съюз (представляван от Европейската комисия) и 13-те държави членки и асоциирани държави, които вече подписаха Декларацията за EuroHPC. Другите държави членки и асоциирани държави могат да се присъединят към Съвместното предприятие по всяко време.

Частните членове на Съвместното предприятие ще бъдат представители на заинтересовани лица от областта на ВИТ и големите информационни масиви, в т.ч. академичните среди и промишлеността. Две договорни публично-частни партньорства (ETP4HPC и Big Data Value Association) изпратиха писма в подкрепа на създаването на Съвместното предприятие за европейски ВИТ.

Предвижда се Съвместното предприятие да започне дейността си през 2019 г. и да работи до края на 2026 г.

Какъв ще бъде бюджетът на Съвместното предприятие за европейски ВИТ?

Съвместното предприятие за европейски ВИТ ще бъде финансирано съвместно от членовете му. Финансовата вноска на Съюза ще покрива административните разходи и разходите за дейността и ще бъде в размер до 486 милиона евро, чрез бюджетни задължения в сегашната многогодишна финансова рамка (МФР), и по-специално в програмата „Хоризонт 2020“ и програмата за Механизма за свързване на Европа (МСЕ) .

Участващите в Съвместното предприятие държави членки трябва да осигурят сходна сума в рамките на своите национални програми за ВИТ. Частните организации следва също да направят непарични вноски в рамките на сегашното си задължение, поето по отношение на договорните публично-частни партньорства ETP4HPC и BDVA.

С общ бюджет от близо 1 милиард евро Съвместното предприятие ще работи до 2026 г.

Съвместното предприятие за европейски ВИТ ще осигурява финансова подкрепа под формата на възлагане на поръчки или отпускане на безвъзмездни средства за научни изследвания и нововъведения на участниците чрез открити конкурси. Тези конкурси са сходни с конкурсите и процедурите, които Комисията устройва по програмата „Хоризонт 2020“ или за целите на обществените поръчки за новаторски решения.

Каква е връзката между ВИТ, изкуствения интелект и технологиите за задълбочено машинно самообучение?

Използването на ВИТ улеснява развитието на технологиите за задълбочено машинно самообучение. Мощностите за свръхбързи изчисления, използвани заедно с изкуствения интелект, осигуряват възможност машинното самообучение да стане по-бързо и по-ефикасно, а това на свой ред спомага за откриване на по-новаторски решения и технологии, които подобряват ежедневния ни живот.

В последно време използването на изкуствения интелект и техниките за задълбочено машинно самообучение заедно с ВИТ доведе до важни пробиви в области като разделяне на изображенията (разпознаване на формите), разпознаване на речта (разпознаване и предаване на устната реч в писмен текст от компютри) или самоуправляващите се автомобили.

Съчетанието на ВИТ, изкуствения интелект и технологиите за задълбочено самообучение е важно в области като киберсигурността, където спомага за ранно откриване на необичайно поведение на системите, вътрешни заплахи и електронни измами, както и други видове кибератаки (в рамките на часове вместо на дни). То спомага и за установяване на потенциална злоупотреба със системите и за вземането на автоматични незабавни мерки за противодействие още преди настъпването на враждебните събития.

За повече сведения

Съобщение за медиите „Европа инвестира в свръхкомпютри“

 

 

MEMO/18/3

Лица за контакти с медиите:

Въпроси на граждани: Europe Direct на телефон 00 800 67 89 10 11 или на електронния адрес на информационната служба


Side Bar