تورین ابزاری برای ورود به عصر جدید

طرح کلان ملی فناوری راه‌اندازی تورین محاسباتی ایران از اهمیت استراتژیک ویژه‌ای برخوردار است و می‌تواند دروازه‌های جدیدی از امکانات فناوری و محاسباتی را روی محققان و دانشمندان ایرانی بگشاید.

سرعت خیره‌کننده، فضای ذخیره‌ای عظیم، گردش کار مطمئن، امکان دسترسی به کاربردهای نیرومند برای حل مسائلی که تاکنون امکان حل آنها در داخل مملکت وجود نداشته است و نیز پیشگامی علمی و فناوری در سطح منطقه خاورمیانه همه از ویژگی‌های طرح تورین ملی ایران به شمار می‌رود.

از این‌رو با دکتر شاهین روحانی، مجری این طرح کلان ملی به گفت‌وگو نشسته‌ایم تا با فناوری تورین و کاربردهای آن آشنا شویم.

فناوری تورین‌ چیست؟

در چند دهه اخیر، محاسبات کامپیوتری در بسیاری از شاخه‌های علوم نقش عمده‌ای در تولید علم ایفا کرده است. این محاسبات متناسب با پیچیدگی مساله مورد مطالعه با کامپیوترهای شخصی (PC)، خوشه‌های کامپیوتری (cluster) یا ابررایانه‌ها صورت گرفته است.

هدف اصلی استفاده از فناوری تورین کدام است؟

هدف یکپارچه کردن منابع پردازشی شامل کامپیوترها، داده‌های خام، برنامه‌های کاربردی، آشکارسازها و دستگاه‌های آزمایشگاهی است که از طریق یک شبکه (مانند اینترنت) به همدیگر متصل شده‌اند. در واقع هدف این است که آنها را به‌طور یکپارچه به یک ابررایانه مجازی ولی بسیار قوی تبدیل کند.

کلمه Grid از Electrical Grid (شبکه برق شهری) گرفته شده است زیرا هدف آرمانی فناوری تورین رسیدن به مرحله‌ای است که تشابه زیادی با شبکه برق شهری دارد.

در شبکه برق شهری، شخص استفاده‌کننده (کاربر) می‌تواند با اتصال دستگاه استاندارد هر مقدار که نیاز داشته باشد از برق استفاده کند، بدون آن‌که اطلاع داشته باشد منبع برق از کجا تامین می‌شود.

در تورین آرمانی کاربر با وارد کردن مشخصات خود از طریق یک پایانه مثل laptop طبق یک استاندارد به تورین وارد می‌شود و برنامه کاربردی مورد نظر خود را فرا می‌خواند و بقیه کار به تورین سپرده می‌شود، تورین توان محاسباتی لازم و احیانا داده‌های لازم را در بهترین حالت فراهم می‌آورد و فرمان کاربر را در کمترین زمان ممکن انجام داده و پایان کار را به کاربر انتقال می‌دهد. این در حالی‌ است که هریک از این منابع سه‌گانه ممکن است در مکان جغرافیایی دور از یکدیگر قرار داشته باشند.

آیا به کمک این سیستم می توان محاسبات پیچیده را در زمانی کوتاه​تر انجام داد؟

یکی از پارامترهای محاسباتی مهم برای محققان، زمان محاسبه است. ممکن است اجرای یک برنامه محاسباتی در یک کامپیوتر شخصی یک سال به طول بینجامد در حالی که همان برنامه در یک خوشه کامیپوتری در کمتر از یک هفته به اتمام برسد.

در واقع زمان محاسبه نسبت مستقیم با پیچیدگی مساله و نسبت معکوس با توان محاسباتی کامپیوتر دارد.هر قدر پیچیدگی مساله بیشتر باشد زمان محاسبه طولانی‌تر است و هر قدر توان محاسباتی بیشتری در اختیار داشته باشیم زمان محاسبه کوتاه‌تر خواهد بود.

محاسبات سریع و محاسبات تورین در حوزه‌هایی چون هواشناسی، صنایع خودروسازی و زمین‌شناسی اهمیت زیادی دارد که با راه‌اندازی این طرح کلان محقق می‌شود.

پس با این‌ حساب این شبکه فقط برای پردازش اطلاعات به‌کار نمی‌رود و کاربردها یا به عبارتی دسته‌بندی‌های مختلف دیگری نیز دارد.

بله، طبقه‌بندی‌های متعددی برای تورین تصور شده است، تورین پروژه‌ای یکی از این دسته بندی هاست. در این نوع تورین،موسساتی علمی در سراسر دنیا که به یک موضوع خاص علمی علاقه‌مند هستند با به اشتراک گذاردن منابع محاسباتی، داده‌های آزمایشگاهی، محققان و دستاوردهای پژوهشی خود، یک تورین پروژه‌ای ایجاد می‌کنند.

در این نوع تورین معمولا موسساتی علمی در نقاط مختلف دنیا مشارکت دارند. بنابراین، مساله امنیت، اولویت و سطح دسترسی به منابع موجود از مسائل مهم این نوع تورین به حساب می‌آید.

تورین ملی یکی دیگر از این دسته‌بندی‌هاست. در این نوع تورین دولت کامپیوترهای موجود در کشور را برای نیازهای محاسباتی خود در سازمان‌های مختلف دولتی از جمله مراکز تحقیقاتی، صنعت، اقتصاد و مراکز نظامی به کار می‌گیرد و اصولا یک زیر ساختار تورین ملی تعریف می‌کند.

در حال حاضر خیلی از کشورها، تورین ملی خود را تعریف کرده‌اند و با یکپارچه کردن منابع محاسباتی و داده‌ای تحت نظر دولت، نیازهای محاسباتی خود را تامین می‌کنند. بنا به سیاست دولت‌ها ممکن است تورین‌های ملی ارتباط فرامرزی داشته باشند بنابراین لازم است از استاندارد جهانی تبعیت کنند.

یکی دیگر از دسته بندی‌های فناوری تورین خصوصی است. در این تورین یک دانشکده یا موسسه یا شرکت با به اشتراک گذاشتن منابع محاسباتی خود یک تورین خصوصی ایجاد می‌کند و در واقع مرز‌های اشتراک محدود به آن دانشکده یا موسسه می‌شود. در این‌گونه تورین‌ها به‌خاطر کوچک بودن داشتن مدیریتی مرکزی و اعتماد عمومی کاربران ، به‌کارگیری بهینه منابع محاسباتی در درجه اول امنیت در درجه دوم اهمیت قرار دارد. تورین تجاری هم چیزی شبیه شبکه برق شهری خصوصی است.

یعنی شرکت‌هایی وجود دارند که توان محاسباتی را در اختیار مشتریان خود می‌گذارند. این‌گونه تورین ها بازار خود را در آینده پیدا خواهد کرد. به‌عنوان نمونه می‌توان به شرکت Oracle یا Amazon اشاره کرد.

هدف و ضرورت راه‌اندازی تورین محاسباتی ملی چیست؟

این پروژه با هدف نهایی پیاده‌سازی شبکه محاسباتی کشور به صورت تورین تدوین شده است به‌طوری که کلیه دانشگاه‌ها و موسسات پژوهشی و علمی به آن متصل باشند و توان استفاده از امکانات محاسباتی برای همه کاربران واجد شرایط ایجاد شود و در عین حال اتصال به شبکه جهانی نیز حاصل شود.

همان‌طور که گفته شد، پیشرفت بسیاری از علوم و تکنولوژی مدرن جهان مدیون وجود چنین توان محاسباتی است.

در معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری تشخیص داده شد که بدون چنین ابزاری علم و صنعت کشور نمی‌تواند پا به پای سایر کشورهای جهان قدم‌های پیشرفت را بردارد. لذا عزم لازم برای اجرای این پروژه به‌وجود آمد. اکنون با به‌وجود آمدن این توان محاسباتی عظیم، اجرای بسیاری از پروژه‌های علمی و صنعتی که قبلاً ناممکن به نظر می‌رسید، ممکن شده است.

مثال‌هایی از کاربردهای مهم تورین محاسباتی

در حال حاضر فیزیکدانان ذرات بنیادی برای درک ماهیت ماده و اندرکنش نیروهای بین آنها، بزرگ‌ترین شتابگر ذرات را ساخته اند که به شتابگر بزرگ ذرات (LHC) مشهور است این شتابگر در سرن (CERN) مرکز تحقیقات هسته‌ای اروپا قرار دارد. این آزمایشگاه بزرگ سالانه تقریبا ۱۰ میلیون مگابیت داده تولید می‌کند که فیزیکدانان سراسر دنیا در صدد تحلیل آن داده‌ها هستند.

هرچند تحلیل آنها در سرن که محل تولید آنهاست امکان‌پذیر است ولی فیزیکدانان سراسر دنیا به تحلیل این داده‌ها علاقه‌مند هستند بنابراین لازم است داده‌ها به نقاط مختلفی از دنیا که توان محاسباتی کافی دارند ارسال شوند و تحلیل روی آنها انجام گیرد.

از این‌رو راه‌اندازی تورین محاسباتی ایران می‌تواند گامی موثر برای استفاده پژوهشگران رشته فیزیک ذرات در کشور از این امکانات باشد.

مثال دیگر رمزگشایی و شناختن ژن انسان است، که دانشمندان در شاخه‌های مختلفی از زیست‌شناسی علاقه‌مندند آن را درک کنند.

در این مقوله داده‌های زیادی به صورت رشته‌هایی از DNA موجود است که حجم عظیمی از اطلاعات را به خود اختصاص داده و برنامه‌های کاربردی متعددی برای تحلیل این داده‌ها وجود دارد.

 از سوی دیگر طراحی یک دارو برای از بین بردن یک گونه خاص از ویروس، یکی دیگر از کاربردهای تورین محاسباتی است.

به‌طور کلی در این موارد گفته شده میزان محاسبات یا به عبارت دیگر زمان محاسبات آنقدر زیاد است که انجام دادن آن فراتر از توان محاسباتی یک موسسه است.

امیربامه ‌-‌ جام‌جم