Кіріспе

Иллинойс штатындағы қолданбалы суперкомпьютерлік зерттеулер ұйымы, Болгариядағы сол аттас орталық. Ұлттық суперкомпьютерлік қолдану орталығы (NCSA) – АҚШ-тағы ғылыми зерттеулерді, ғылым мен инженерияны дамытатын ұлттық деңгейдегі кибер инфрақұрылымды әзірлеу және енгізу үшін штаттық-федералдық серіктестік. Сондай-ақ, ол елдің барлық аймандарындағы зерттеушілерге жоғары өнімді есептеу ресурстарын ұсынады. NCSA-ға Ұлттық ғылым қоры, Иллинойс штаты қолдау көрсетеді.

Тарих

NCSA – Ұлттық ғылым қорының Суперкомпьютерлік орталықтар бағдарламасындағы бес бастапқы орталықтың бірі. NCSA және тағы төрт суперкомпьютерлік орталық идеясы оның негізін қалаушы Ларри Смаррдың наразылығынан туындады. Ол 1982 жылы «Америкалық университеттердегі суперкомпьютер тапшылығы» атты ықпалды мақала жазды, себебі зерттеу жүргізу үшін жазғы уақытта Еуропаға баруға мәжбүр болған. Смарр ғылыми зерттеулердің болашақ қажеттіліктерін шешу мақсатында ұсыныс дайындады. Иллинойс университетінің тағы жеті профессоры басқа зерттеушілер ретінде қосылды, ал көптеген басқалары ұсыныс қабылданған жағдайда қандай жұмыстар атқарылатынын сипаттады. «Қара ұсыныс» (мұқабасының түсіне байланысты) деп аталған бұл жоба 1983 жылы ҰҒҚ-ға (NSF) ұсынылды. Ол ҰҒҚ-ның талаптарына сай келді және мазмұны дереу қызығушылық тудырды. Дегенмен, ҰҒҚ оны қолдау үшін тиісті ұйым құрмады, ал ұсыныстың өзінде оны іске асыруға арналған нақты орын қарастырылмаған еді. ҰҒҚ 1984 жылы ғылыми есептеулер жөніндегі кеңсе құрды және Конгрестің күшті қолдауымен «Қара ұсыныста» сипатталғандай суперкомпьютерлік орталықтарды қаржыландыруға арналған ұлттық конкурс жариялады. Нәтижесінде төрт суперкомпьютерлік орталық құрылды (Корнелл, Иллинойс, Принстон және Сан-Диего), ал бесіншісі (Питтсбург) кейін қосылды. «Қара ұсыныс» 1985 жылы мақұлданды және NCSA-ның құрылуына негіз болды, 1985 жылдың 1 қаңтарынан 1989 жылдың 31 желтоқсанына дейін 42 751 000 доллар қаржыландырылды. Сондай-ақ, ҰҒҚ-ның бұрыннан келіп түспеген ұсынысты мақұлдауы бұрын-соңды болмаған жайт еді. NCSA 1986 жылдың қаңтарында есігін ашты. 2007 жылы NCSA Ұлттық ғылым қорынан «Blue Waters» суперкомпьютерін құруға грант алды, ол секундына квадриллион есептеулерді орындай алады, бұл көрсеткіш петаскейл деп аталады.

Қара ұсыныстар

"Қара ұсыныс" – суперкомпьютерлік орталық құруға арналған қысқа, он беттік ұсыныс, ол нәтижесінде Ұлттық ғылым қоры (NSF) суперкомпьютерлік орталықтар құруға, соның ішінде Иллинойс университетіндегі Ұлттық суперкомпьютерлік қосымшалар орталығын (NCSA) құруға қаржы бөлді. Осы тұрғыдан алғанда, орталықты қаржыландыруда АҚШ үкіметінің маңызды рөлін және алғашқы кең таралған веб-браузерді (NCSA Mosaic) жоққа шығаруға болмайды. "Қара ұсыныс" компьютерлік мүмкіндіктерді қажет ететін кез келген ғылыми зерттеулердің шектеулерін сипаттады және ғылыми зерттеулерге техникалық шектеулер болмайтын, жалпыға бірдей компьютерлік қолжетімділікке негізделген болашақ ғылыми ынтымақтастықтың әлемін көрсетті. Маңыздысы, ол қазіргі жағдайдан болашаққа қалай жету керектігін нақты көрсете білді. Ұсыныс "Ғылыми және инженерлік суперкомпьютерлік орталық" деп аталды және он беттен тұрды. Бұл ұсыныстың есептеу техникасының болашағы туралы көзқарастары сол кезде ерекше немесе мүлдем болмаған, бірақ оның кейбір элементтері қазір кең таралған, мысалы, визуализация, жұмыс станциялары, жоғары жылдамдықтағы I/O, деректерді сақтау, бағдарламалық жасақтама жасау және көп салалы пайдаланушылар қауымдастығымен тығыз ынтымақтастық. Қазіргі оқырмандар "Қара ұсынысты" оқып, енді жоқ болған әлемге көз тастай алады. Бүгінгі таңда компьютерлерді пайдалану оңай, ал интернет кеңінен таралған. Жоғары технологиялық салалардағы қызметкерлерге олар жұмыс істейтін себепті суперкомпьютерлік есепшоттар беріледі. Компьютерлер барлық жерде қолжетімді және оларды кез келген жастағы адамдар дерлік кез келген мақсатта пайдалана алады. Ұсыныс жазылған кезде компьютерлерге қол жеткізуге мүмкіндік болмады. Компьютер қажетті ғалымдар үшін оған қол жеткізу қиын немесе мүмкін емес еді. Бұл зерттеулерге зиян келтірді. Сол кездегі жарияланымдарды оқығанда, ғалымдар қолжетімді компьютерлік құралдардың құпия техникалық ерекшеліктерін үйренуге міндетті болғанын, бұл олардың зерттеулеріне уақыт кеткен шектеу және кәсіби қызығушылықтарынан алаңдатушылық тудырмайды. "Қара ұсынысты" іске асыру қазіргі компьютерлік технологияны қалыптастыруда маңызды рөл атқарды және оның зерттеулерге (ғылыми және басқа да) тигізген әсері зор болды. Ұсыныстағы ғылыми зерттеулердің шегі таң қалдыруы мүмкін, ал ірі университеттердегі компьютерлерді пайдаланудың шектеулері де таңғажайып болуы мүмкін. Әлемдегі суперкомпьютерлердің толық тізімі сол кездегі ең жақсы ресурстарды көрсетеді. Ұсыныстың мағынасы қазір түсінікті болуы мүмкін, бірақ сол кезде бұл жаңалық еді. Ұлттық ғылым қоры 1985 жылы суперкомпьютерлік орталықтарға қаржы бөлуді жариялады; NCSA-дағы алғашқы суперкомпьютер 1986 жылдың қаңтарында іске қосылды. NCSA 1986 жылы NCSA Telnet бағдарламасын шығарғаннан кейін бүкіл әлемдік ғылыми қауымдастықтың назарына ілікті. Содан кейін басқа да құралдар пайда болды, және NCSA Telnet сияқты, барлығы да тегін қолжетімді болды. 1993 жылы NCSA Mosaic веб-браузерін шығарды, бұл алғашқы танымал графикалық веб-браузер, ол World Wide Web-тің өсуіне маңызды рөл атқарды. NCSA Mosaic бағдарламасын Netscape веб-браузерін жасаған Марк Андреессен мен Эрик Бина жазды. Кейіннен Mosaic Spyglass, Inc. компаниясына лицензия берді, ол Internet Explorer-ге негіз болды. Серверлік жиынтық NCSA HTTPd деп аталды, кейіннен Apache HTTP Server деп аталды. NCSA-ның басқа да маңызды үлестері 1992 жылы LIGO-ны дамытуды қолдаған қара тесіктерді модельдеу, 1997 жылы Hale–Bopp кометасын бақылау, 2003 жылы PlayStation 2 кластерін құру, COVID-19 пандемиясын бақылау және COVID-19 вакцинасын жасау болды.

Мекемелер

Бастапқыда NCSA әкімшілік кеңселері Су ресурстары ғимаратында орналасқан еді, ал қызметкерлер кампустың әртүрлі жерлеріне тарап кеткен. Қазір NCSA өзінің жеке ғимаратында орналасқан, ол Сибель Компьютерлік ғылымдар орталығының солтүстігінде, бұрынғы бейсбол алаңы – Іллини алаңының орнында салынған. NCSA суперкомпьютерлері Ұлттық петаскалалық есептеу орталығында (National Petascale Computing Facility) орналасқан.

Фильмдер мен визуализация

NCSA-ның визуализация бөлімі халықаралық жағынан кеңінен танымал. NCSA-дағы Advanced Visualization Laboratory-ның жетекшісі және Иллинойс университеті Урбана-Шампейндегі Өнер және дизайн мектебінің профессоры Донна Кокс және оның командасы "Оскарға" ұсынылған IMAX фильмі "Cosmic Voyage", PBS NOVA эпизодтары "Супертүйірді іздеу" және "Қашқан Ғалам", сондай-ақ Discovery Channel деректі фильмдері мен CNN және NBC Nightly News арналары үшін материалдар жасады. Кокс пен NCSA Американың Табиғи тарих мұражайымен бірлесіп Хайден планетариының 2000 жылғы Мыңжылдық шоуы үшін "Ғаламға жол билеті" және "Өмірді іздеу: Біз жалғызбыз ба?" атты жоғары сапалы визуализацияларды жасады. Ол Хейденнің "Ұлы Жарқыл Театры" үшін визуализация жасады және Денвер Табиғат және ғылым мұражайымен бірге "Қара тесіктер: шексіздіктің ар жағы" атты қара тесіктер туралы цифрлық күмбез бағдарламасы үшін терабайт көлеміндегі ғылыми деректердің жоғары ажыратымды визуализациясын жасау үшін жұмыс істеді.