كانت جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) محط اهتمام كبار الخبراء العالميين في الحوسبة عالية الأداء خلال المؤتمر الدولي السنوي للحوسبة عالية الأداء والشبكات والتخزين والتحليل (SC22)، الذي عقد هذا العام في مدينة دالاس في ولاية تكساس الامريكية في الفترة من 13 إلى 18 نوفمبر، بمشاركة متميزة من حوالي 20 خبيرًا في الحوسبة الفائقة من كاوست، ومع أكثر من 350 مؤسسة مشاركة من المؤسسات الأكاديمية والهيئات الحكومية والشركات الصناعية من جميع أنحاء العالم.

كاوست ليست غريبة عن مثل هذا المحفل العلمي والتقني الكبير، فهي تشارك به منذ أول حضور لها في عام 2008. إذا أن مجال الحوسبة الفائقة هو من المجالات التي أبدعت فيها الجامعة وخصصت لها إمكانات هائلة لا مثيل لها في العالم.

تصدرت كاوست خلال مؤتمر هذا العام عناوين الصحف الدولية في مجالين رئيسيين. الأول هو تعاقدها مع مؤسسة هيوليت باكارد (Hewlett Packard Enterprise) لبناء الجيل القادم من حاسوبها العملاق شاهين 3، ليكون أسرع 20 مرة من النظام الحالي وأقوى حاسوب عملاق في الشرق الأوسط. أما المجال الثاني فهو ترشح فريق مشترك متعدد التخصصات من الجامعة مع باحثين من مختبر الحوسبة المبتكرة (ICL) بجامعة تينيسي في نوكسفيل لجائزة جوردون بيل لعام 2022. تُمنح هذه الجائزة من قبل جمعية آلات الحوسبة، وهي أرفع تقدير في العالم للإنجاز المتميز والابتكار في تطبيقات الحوسبة الموازية عالية الأداء في مجال العلوم والتقنية.

أدار أستاذ علوم الحاسب الآلي في كاوست، البروفيسور معتز النزهي، حلقة نقاشية بعنوان شاهين 3، في جناح كاوست كجزء من فعاليات المؤتمر السنوي للحوسبة عالية الأداء في دالاس، مع (من اليسار إلى اليمين) أوليفييه سوينات، نائب رئيس الشركة للمبيعات التجارية العالمية في شركة إي إم دي، وشيلي أنيلو، نائب الرئيس لإدارة منتجات الحوسبة عالية الأداء في إتش بي إي، وجون جوزيفاكيس، نائب الرئيس العالمي للمبيعات وتطوير الأعمال للحوسبة الفائقة في (إنفيديا). المصدر: كاوست

كما القى المشاركون من كاوست بحضور مجموعة من الضيوف البارزين - بمن فيهم الفائزان بجائزة سيدني فيرنباخ بيل جروب وتورستن هوفلر - مجموعة من المحاضرات وورش العمل والندوات حول مواضيع متنوعة مثل خوارزميات إدراك العقدة والتقريب المضبوط ونماذج الذكاء الاصطناعي ذات الحجم الكبير. وشغل بلال هادري، عالم الحوسبة في كاوست، منصب رئيس مبادرة الموثوقية لمؤتمر (SC22)، وتتمثل مهامه الأساسية في ضمان الدقة العلمية والشفافية وموثوقية الأوراق العلمية المقبولة. كما ترأّس أيضاً جوائز النهوض بالموثوقية لهذا العام.

شغل بلال هادري عالم الحاسوبية في كاوست (إلى اليسار) منصب رئيس مبادرة الموثوقية لمؤتمر الحوسبة عالية الأداء . المصدر: كاوست

وفي تعليقه على تأثير فريق كاوست في المملكة، قال معالي المهندس محمد بن ناصر بن علي الجاســر، مساعد وزير الموارد البشرية والتنمية الاجتماعية السعودي: "خالص الشكر لجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية على كل الجهود الكبيرة الهادفة إلى تطوير قادة المستقبل في المملكة العربية السعودية، وفي دعمها المتواصل لرؤية السعودية 2030. مؤتمر الحوسبة عالية الأداء (SC22) هو حدث مهم للغاية في الصناعة. وسيساعد على إثراء خبرات الطلبة الأكاديمية وتعريفهم بالتوجهات العالمية الجديدة ".

جائزة جوردون بيل: التنافس على جائزة دولية مرموقة

ومن المحطات المهمة لمشاركة كاوست في هذا المحفل الدولي الكبير، هو اختيار أعضاء فريق تعاوني متعدد التخصصات مكون من باحثي الجامعة وباحثي مختبر الحوسبة المبتكرة (ICL) بجامعة تينيسي من بين خمسة من المرشحين النهائيين لجائزة جوردون بيل 2022 لجهودهم في بناء نموذج (ExaGeoStat)، وهو نموذج حاسوبي للتنبؤ بالطقس والمناخ، مدعوم بقدرات واحد من أفضل الحواسيب العملاقة في العالم وهو الحاسوب فوكوقاكو (Fugaku) الياباني.

وعلى الرغم من عدم فوز فريق كاوست وتينيسي بالجائزة، إلا أنهم استطاعوا توليد زخم كبير واهتمام واسع بين مجتمع الحوسبة العملاقة، مما أتاح لهم الفرصة لعرض مشروعهم، وإعادة تشكيل النمذجة الإحصائية الجغرافية والتنبؤ بالتطبيقات البيئية شديدة النطاق، وتعريف الجميع ببرامجهم مفتوحة المصدر.

كجزء من العروض التقديمية لجائزة جائزة جوردون بيل في المؤتمر السنوي للحوسبة عالية الأداء، قدم مدير مركز أبحاث الحوسبة الفائقة في كاوست البروفيسور ديفيد كيز لمحة عامة عن نموذج حاسوبي مطور في الجامعة للتنبؤ بالمناخ والطقس. المصدر: كاوست

يشار إلى أن نموذج (ExaGeoStat) تمت برمجته في كاوست وتحت قيادة مدير مركز أبحاث الحوسبة الفائقة (ECRC) في الجامعة البروفيسور ديفيد كيز، أستاذ الرياضيات التطبيقية والعلوم الحاسوبية. حيث يستطيع هذا النموذج الحاسوبي معالجة بيانات الطقس من 10 ملايين موقع في 90 دقيقة فقط، مقارنة بـ 18 ساعة للنظام القديم، ويمكن استخدامه لاستنتاج حركة الرياح ودرجة الحرارة والأمطار في مواقع أخرى.

وقبل تطبيق النموذج الحاسوبي على نظام الحاسوب العملاق "فوكوقاكو" المتطور، اختبر الفريق أولاً فعاليته وقابليته للتوسع على أنظمة الحوسبة عالية الاداء الأخرى، ومن بينها الحاسوب شاهين 2 في كاوست، وحاسوب هوك الفائق الأداء في مركز الحوسبة عالية الأداء في شتوتغارت، والحاسوب العملاق ساميت (Summit) من مختبر أوك ريدج الوطني.

يقول كيز: " ارتكز موضوع مشاركتنا في جائزة جوردون بيل على الكفاءة الحسابية من خلال التقريب المضبوط. حيث تجاوزت الأساليب الإحصائية حلول نواتها الداخلية بشكل تقليدي مقارنة بالدقة المطلوبة للاستدلالات المرغوبة. ومن خلال الكشف عن تباين البيانات واستغلاله، قللنا المتطلبات الكبيرة على الذاكرة ووقت الوصول إلى الحل دون التضحية بالدقة. هذا يؤدي إلى وقت أقصر لحل مشكلة معينة أو مجموعة من المشكلات الكبرى في موارد معينة. وهو أمر يحظى بأهمية الإحصائيين بصورة كبيرة".

يقول الدكتور حاتم لطيف، عالم الأبحاث الرئيسي في مركز الحوسبة الفائقة في كاوست: "هذه الخوارزميات الرقمية المبتكرة هي في الواقع مغير لقواعد اللعبة للعديد من التطبيقات العلمية الخاصة بمعالجة تحديات الحوسبة فائقة القوة ".

ويضيف البروفيسور كيز أن حل نواة العمليات إلى درجة الدقة التي يتطلبها المستخدم فقط، بدلاً من الحل الزائد الافتراضي الذي يتم عادةً بترتيب كامل ودقة كاملة سيوفر ملايين الأطنان المترية من انبعاثات مكافئ ثاني أكسيد الكربون عند اعتماده على نطاق أوسع.

ومن ناحية أخرى، تتمتع الخورزميات هذه بإمكانية تطبيق واسعة تتجاوز تطبيقات الطقس والمناخ. على سبيل المثال، قام الفريق بالفعل بتطبيق جوانب منها على التصوير الزلزالي، وفك تشفير الإشارات اللاسلكية، والبصريات التكيفية في التلسكوب، ودراسات الارتباط على مستوى الجينوم، والتشابك الديناميكي للمعادلة التفاضلية الجزئية.

ضمت قائمة المؤلفين الأحد عشر لفريق باحثي كاوست ومختبر الحوسبة المبتكرة (ICL) بجامعة تينيسي كل من: جاك دونغارا، المدير السابق لـمختبر الحوسبة المبتكرة والفائز الأخير بجائزة تورنغ لجمعية آلات الحوسبة (ACM)، وتشينغ لايكاو، ويو بي، وباتريك ناغ، وجورجي بوسيلكا، وجاك دونغران، ومن كاوست: سامح عبدالله، ورباب العميري، ومارك جينتون، وديفيد كيز، وحاتم لطيف، وينغ صون.

شاهين الثالث: بناء أقوى حاسوب عملاق في الشرق الأوسط

كان مشروع شاهين 3 نقطة نقاش مركزية داخل وحول جناح كاوست في هذا المؤتمر. ويأتي ذلك لمساهماته المتوقعة في إنتاج المملكة العربية السعودية من الابتكار والقدرة التنافسية الصناعية والنمو الاقتصادي. سيُحدث هذا الحاسوب العملاق ثورة في قدرة الجامعة على معالجة كميات هائلة من البيانات بسرعة وحجم غير مسبوقين، مما يمكّن مستخدميه من تسريع الاكتشافات وإدراك إمكانات جديدة للذكاء الاصطناعي لتعزيز البحث في مجالات مثل الغذاء والمياه والطاقة والبيئة.

ستستضيف كاوست أقوى حاسوب عملاق في الشرق الأوسط، مقدمًا من شركة إتش بي إي، الرائدة عالميًا في مجال الحوسبة الفائقة. النظام الجديد هو "شاهين 3". المصدر: إتش بي إي

تم تصميم شاهين 3 باستخدام معمارية الحاسوب الفائق (HPE Cray EX) من شركة كري الأمريكية. وسيقدم هذا الحاسوب إمكانات متقدمة شاملة في مجال الحوسبة الفائقة والحوسبة المتسارعة والشبكات والتخزين والحلول البرمجية، مما سيسمح لكاوست بتطبيق قوة حاسوبية كبيرة في مجالات النمذجة ومحاكاة المشكلات العلمية بشكل أكثر سرعة ودقة. كما سيعالج الحاسوب العملاق الجديد مجموعات بيانات فريدة في مجالات حيوية مثل الاحتراق النظيف والأنظمة البيئية للبحر الأحمر ونمذجة المناخ والصفائح التكتونية العربية، مع تقديم التحليلات والنماذج والمحاكاة بدقة غير مسبوقة.

يقول البروفيسور توني تشان، رئيس كاوست: "تماشياً مع رؤية السعودية 2030، نسعى جاهدين لتلبية الاحتياجات المتزايدة باستمرار لأعضاء هيئة تدريسنا النشطين والمدفوعين نحو ابتكار الحلول، وكذلك طلبات الشركاء الخارجيين، من خلال تحقيق سرعة وكفاءة أكبر لمواردنا الحاسوبية، حيث يستخدم أكثر من نصف أعضاء هيئة التدريس والطلبة وزملاء ما بعد الدكتوراه والباحثين من أكثر من 20 مؤسسة خارجية في المملكة موارد الحوسبة الفائقة في كاوست".

يخطط مستخدمو شاهين الجديد في كاوست لاستهداف مجموعة من التطبيقات، بما في ذلك تصميم مواد جديدة للخلايا الكهروضوئية الشمسية منخفضة التكلفة وعالية الأداء، وتطوير عمليات تحفيزية صناعية جديدة لزيادة كفاءة الطاقة مع تقليل النفايات، وتطوير تقنيات الرعاية الصحية الوقائية الشخصية واكتشاف الأدوية الجديدة، وزيادة استعادة الهيدروكربونات مع انخفاض التكاليف البيئية والاقتصادية، واستخدام المناهج الجينية والجينومية والوراثية لتعزيز تحمل النباتات للجفاف ومرونتها في البيئات الصحراوية.

كان العالم تورستن هوفلر من المعهد الفدرالي السويسري للتقنية في زيورخ وشركة مايكروسوفت، الحائز على جائزة أفضل ورقة بحثية في المؤتمر السنوي للحوسبة عالية الأداء، من بين الضيوف المتميزين الذين قدموا عروضاً تقديمية في جناح كاوست في المؤتمر. المصدر: كاوست

يقول البروفيسور جيسو لي، مدير مختبرات الحوسبة الأساسية في كاوست: "سيضمن شاهين 3 أن يحافظ مجتمع كاوست على تفوقه كجامعة عالمية في العلوم الحاسوبية". ومن المقرر أن يبدأ تشغيل شاهين 3 بكامل طاقته في عام 2023.

التطلع لمشاركة كاوست القادمة في 2023

مع ختام فعاليات المؤتمر السنوي للحوسبة عالية هذا العام في دالاس، تتطلع كاوست بالفعل إلى مشاركتها في المؤتمر القادم والمقرر عقده في مدينة دنفر، في ولاية كولورادو في نوفمبر 2023. حيث سيجتمع مرة أخرى، كبار العلماء والمهندسين والباحثين والمفكرين والمبرمجين ومديري الأنظمة والمطورين تحت سقف واحد لمناقشة وعرض أحدث الابتكارات في عالم الحوسبة الفائقة.

وبحلول ذلك الوقت، سيكون شاهين 3 جاهزًا للعمل وبشكل كامل لمعالجة وتحليل مجموعات البيانات الفريدة في مجالات البحث الاستراتيجية في كاوست مثل الاحتراق النظيف والأنظمة البيئية للبحر الأحمر ونمذجة المناخ والصفائح التكتونية العربية.