Suurteholaskenta

Tätä nykyä gigatavu on useimmille jo tuttu käsite. Kyse on tiedon tallennuksessa käytettävästä mittayksiköstä. Yksi gigatavu riittää 20 musiikkialbumin tai 542 Sota ja Rauha ‑romaanin taltioimiseen.

Entä mikä on gigaflops? Vastaus ei ole aivan yhtä yksinkertainen. Gigaflopsilla mitataan tietokoneen suorituskykyä. Flops tarkoittaa liukulukulaskutoimitusten määrää sekunnissa, ja yksi gigaflops on noin miljardi liukulukulaskutoimitusta sekunnissa. Tavallinen kannettava tietokone pystyy suorittamaan 250–400 gigaflopsia, mikä riittää internetin selaamiseen, toimisto-ohjelmistojen käyttämiseen, pelien pelaamiseen ja kuvankäsittelyohjelmistojen käyttöön.

Kannettavat tietokoneet eivät tunnetusti kuitenkaan ole kaikkein tehokkaimpia tietokoneita. Tehokkuudessa voiton vievät suurteholaskennassa käytettävät koneet. Suurteholaskentajärjestelmien tehoa ei mitata gigaflopseissa vaan petaflopseissa, jotka vastaavat miljoonaa miljardia laskutoimitusta sekunnissa. Pian tehoa lasketaan jo eksaflopseissa eli miljardina miljardina laskutoimituksena sekunnissa, mikä vastaa kaikkien EU:n matkapuhelinten yhdistettyä laskentatehoa. Yksi ajankohtainen esimerkki suurteholaskentajärjestelmästä on EU:n yhteisrahoittama  LUMI-supertietokone Suomessa. Se kykenee saavuttamaan 550 petaflopsin tehon, joka vastaa 1,5 miljoonan kannettavan tietokoneen yhdistettyä tehoa. Jos nuo kannettavat tietokoneet pinottaisiin päällekkäin, niistä muodostuisi 23 kilometrin korkuinen torni.

Suurteholaskentajärjestelmillä ja niiden toiminnalla on jo keskeinen rooli elämässämme. Ne suorittavat monimutkaisia tehtäviä, joissa on analysoitava suuria määriä dataa. Niiden avulla voidaan luoda malleja, jotka auttavat meitä tutkimaan ja ymmärtämään paremmin monimutkaisia haasteita, joita ovat esimerkiksi lääkemolekyylien simulointi lääkkeiden valmistusta varten, maaseutu- ja kaupunkisuunnittelu sekä uusien materiaalien, autojen ja ilma-alusten suunnittelu.

Lähitulevaisuudessa verkkoon tulee uusia jännittäviä suurteholaskentajärjestelmiin perustuvia EU-hankkeita, joilla luodaan Maa-planeetan digitaalikaksonen. Sen avulla voidaan simuloida ja ennustaa paremmin ympäristöön ja ilmastoon liittyviä muutoksia ja auttaa päätöksentekijöitä ennakoimaan niiden vaikutuksia ja siten selviytymään niistä paremmin. Suunnitteilla on myös ihmisen digitaalikaksonen, joka ainakin teoriassa mahdollistaisi lääketieteellisten hoitojen yksilökohtaisen räätälöinnin.

EU aikoo rahoittaa hankkeita, joissa yhdistetään kvanttimekaniikkaa ja näihin suurteholaskentajärjestelmiin perustuvaa laskentaa. Tällainen yhdistelmä mahdollistaa entistä monimutkaisemmat simulaatiot sellaisilla osa-alueilla kuin lääkkeiden löytäminen, suojattu ja salattu viestintä ja ultratarkkuuskellot.

Suurteholaskentajärjestelmät ovat vaikuttavia mutta myös monimutkaisia ja kalliita. Mikään Euroopan maa ei voi toimia niiden suhteen yksin ja olettaa voivansa kilpailla maailmanlaajuisesti suurteholaskentajärjestelmien luomisessa. Siksi EU on perustanut Euroopan suurteholaskennan yhteisyrityksen (EuroHPC-yhteisyritys). Yhteisyritys kokoaa yhteen resursseja EU:lta, osallistujamailta ja yksityisiltä kumppaneilta. Tavoitteena on vahvistaa Euroopan asemaa suurteholaskennan johtavana toimijana ja saattaa tällainen resurssi eurooppalaisten tutkijoiden, teollisuuden ja pienten yritysten käyttöön.

EU aikoo investoida vuoteen 2033 mennessä vielä kahdeksan miljardia euroa suurteholaskentajärjestelmiin. Se myös auttaa rahoittamaan hankkeita, joilla kootaan yhteen kvanttilaskennan tutkijoita ja teollisuuden toimijoita. Näin se pyrkii vaikuttamaan siihen, että EU:sta tulee maailman johtava kvanttilaskennan ja -teknologian alan toimija.

Kaksi tietotekniikan tulevaisuuden kannalta olennaista alaa ovat fotoniikka ja elektroniikka.

Fotoniikka ja elektroniikka saavat puhelimet toimimaan, pitävät internetyhteyden nopeana ja liikenteen turvallisena. Ne myös tarjoavat terveydenhuoltoon, energiaan ja ilmastonmuutokseen liittyviä ratkaisuja.

EU on laatinut strategian, jolla varmistetaan, että Eurooppa on fotoniikan ja elektroniikan suunnittelun ja valmistuksen eturintamassa. EU:n johtoasema keskeisten mahdollistavien teknologioiden alalla tuo taloudelle valtavat hyödyt digitaalisen vuosikymmenen aikana, sillä se edistää muun muassa tuottavuutta, kasvua ja työpaikkojen syntymistä.

Komissio pyrkii erityisesti kehittämään fotoniikkaa koskevaa yhteistä lähestymistapaa yhdessä eurooppalaisen teknologiayhteisön Photonics21:n kanssa. Tekemällä yhteistyötä eri teollisuuden-, tieteen- ja politiikanalojen kesken Eurooppa voi vauhdittaa innovointia, edistää tuotantoa ja saavuttaa johtavan aseman fotoniikan alalla.

Keskeisen mahdollistavan teknologian monimutkaistuessa teollisuuden sekä pienten ja keskisuurten yritysten (pk-yritysten) on entistä vaikeampi hyödyntää kaikilta osin sen mukanaan tuomia innovointimahdollisuuksia. Tämän potentiaalin valjastamiseksi teollisuuden ja pk-yritysten on saatava käyttöönsä tämä teknologia, minkä lisäksi niiden on saatava tukea innovaatioiden kehittämiseen ja testaamiseen ennen niiden markkinoille tuloa.

Uudessa teollisuusstrategiassa hyödynnetään tukea Horisontti Eurooppa -ohjelmasta ja Digitaalinen Eurooppa -ohjelmasta sekä Euroopan rakenne- ja investointirahastoista. Tavoitteena on tukea teollisuutta ja pk-yrityksiä siten, että ne voivat hyötyä keskeisen mahdollistavan teknologian tuomista eduista.