Hyppää sisältöön

Superkone jauhamaan toimeentuloa nälkämaahan: lupauksina etäisyys, robottien internet eli IoR ja tietoturva

Maailman mahdollisesti nopeimman supertietokone Lumin avulla voidaan Koillis-Suomeen rakentaan tekoälyn piilaakso tai unionin Oak Ridge. Esimerkiksi Robottien Internetin (IoR) tutkimusta voidaan vetää Koillis-Suomeen kunhan ymmärretään tietoturvakysymyksiä ja nopeiden vasteaikojen etua.

Marraskuussa Suomi ja Kajaani saattaa selättää Yhdysvallat, Japanin, Kiinankin. Kisassa on kyse maailman nopeimman tietokoneen tittelistä. Viimeistään siinä samalla maapallolaisille selviää, että entinen nälkämaa ei ole enää nälkämaa.

Maailman nopeimman tietokoneen kisassa ei painita hyttyssarjassa. Siinä aitaa kaatuu, kun supervallat ottavat mittaa toisistaan. Maailman nopeimman supertietokoneen haltijan titteli symboloi ylivoimaa.

Nyt, tekoälyn aikakauden sarastaessa, 500-nopeimman tietokoneen -listan symbolinen painoarvo kasvaa entisestään. Tekoälyn odotusten ansiosta kisa symboloi enemmän nykyisyyden sijasta tulevaisuutta. Juuri tulevaisuutta maailman mahtavat halajavat ja rakastavat.

Kajaaniin pian laivattava supertietokone Lumi yltää operaattorinsa mukaan maailman tietokoneiden nopeuskisassa 552 petaflopsin laskentatehoon. Se siis laskee sekunnissa 552 x 1015 laskutoimitusta.

Tällä hetkellä maailman nopein tietokone, Japanin Fugaku, yltää 416 petaflopsiin.

Sitten se on vissiin komeaa olla Kainuusta, koillisesta, suomalainen tai vaikka eurooppalainen, jos ja kun supertietokoneiden nopein ratkaistaan Lumin voittoon. Jos voitto kisassa tulee, koko maailman katseet kohdistuvat Kajaaniin; ”sielläkö se tulevaisuus myllyää?”, hykertävät sadat miljoonat mielissään.

Koko maailman katseet kohdistuvat Kajaaniin; ’sielläkö se tulevaisuus myllyää’, hykertävät sadat miljoonat mielissään.

Koskaan ennen ei eurooppalainen kone ole ollut Lumin tulevilla sijoilla supertietokonelistan kärjessä. Toiseksi nopeinkaan ei ole huono sija.

Lumi ottanee maailman nopeimman tietokoneen ykkössijan, mikäli koronavaikeuksistakin viivästyneet kilpailijat vielä viivästyvät. Huhuja haastajista liikkuu supertietokonepiireissä; Yhdysvaltain Frontier-tietokoneen käyntiin saaminen ja sen soveltuminen kilpailussa käytettyyn laskentaan tekee siitä ykkösen. Myös Kiina voi yllättää, mutta älkäämme peljätkö rehtiä kisaa: Lumin rauta on tällä hetkellä uusinta uutta. Tämän hetken nopeimman, eli Japanin Fugakun, kaltaisia supertietokoneita ei päivitetä sormia napsauttamalla. Laskentatehon kasvattaminen kisassa käytettyyn testiin vaatisi mahdollisesti jopa koneen uudelleen rakentamista.

Fukagun arvioidaan maksaneen yli miljardi dollaria.

Tekoälyn tarve lisää laskennan tarvetta

Piisirulle kaiverretun ”raudan” hinta on kuitenkin laskenut teknologian nopean kehityksen takia. Lumin hinta on 200 miljoonan euron luokkaa.

Tärkeämpi syy supertietokoneiden hinnan laskemiseen on se, että aiemmasta perinteisestä keskusyksikköpohjaisesta (CPU) laskennasta on siirrytty nyt, kuten Lumin tapauksessa, näytönohjainpohjaiseen (GPU) laskentaan. Näytönohjaimiin piti siirtyä myös ryminällä tulleen tekoälyvallankumouksen takia. Näytönohjaimet jauhavat tietoja ikään kuin leveämpänä rintamana, joten niiden avulla voi opettaa tekoälymalleja perinteistä keskusyksikkölaskentaa huomattavasti tehokkaammin. Myös esimerkiksi virtausten laskentaan sopii paremmin näytönohjainpohjainen laskenta.

Lumi tulee rouskuttamaan ihmiskunnalle nykyistä tarkempia sääennusteita ja sen avulla opetetaan nopeasti yhä parempia hahmontunnistukseen perustuvia tekoälymalleja esimerkiksi syöpäseulontojen mullistukseksi. Kielimallien opettelun myötä tekoälyistä on kehitetty jo keskustelijoita. Näiden ulosannissa voi havaita paljon sellaista, mitä ihmiset ovat aiemmin tottuneet nimittämään älykkyydeksi tai luovuudeksi. Puhuessaan ihmisistä.

Lähivuosien kaikkia käyttötarpeita ei tekoälytutkimuksen huiman etenemisnopeuden vuoksi voi vielä edes arvata.

Euroopan unionin nopein tietokone

Kajaanin Lumi pystytetään yhdessä Euroopan unionin, Suomen, Belgian, Islannin, Norjan, Puolan, Ruotsin, Sveitsin, Tanskan, Tšekin ja Viron toimesta. Eurooppaan on rakenteilla myös Italian ja Espanjan supermyllyt, mutta korona kaatoi näiden rakentamisaikataulut. Kajaanin Renforsin rannan rakennustyöt ovat edenneet aikataulun mukaan, kuin lintukodossa konsanaan.

Viralliset Lumi-supertietokoneen avajaiset pidetään tammikuussa 2022. Olisihan sitten kumma, jos vaikka Euroopan unioni ei ymmärtäisi lähettää vähintään jotakuta korkeata edustajaansa Kajaaniin samaan tapaan kuin Japanissa on kumarrettu Fugakun edessä. Symbolinen voitto kun on supervaltakähinöissä yksi harvoista suositeltavista voittamisen tavoista.

Mitä tämä tarkoittaa koillis-suomalaiselle?

Maailman huomio on harvoin Kainuussa. Siksi supertietokoneesta kannattaa puhua.

Vaikka kone avataan virallisesti tammikuussa 2022, käynnistetään se jo aiemmin. Eikä vähiten nopeuskisaa varten.

Mitä tämä tarkoittaa koillis-suomalaiselle?

Viestintämielessä ja imagomarkkinointi kainalossa on Kajaanin kaupungin syytä kerätä varusteensa kasaan jo hyvissä ajoin. Kampanjat on suunniteltava – ja toimiakseen kunnolla myös käynnistettävä – ennen varsinaista H-hetkeä. Ajoissa liikkumalla ihmiset saadaan kuulolle; ”jotain on ilmassa, jotain on tulossa, mutta mitä…”.

Miksi Lumi vetäisi Kajaanin oheistutkimusta ja työtä? Tekoälytutkijatkaan eivät kysyttäessä heti osaa nimetä sen tuhatta syytä rakentaa tutkimuskeskuksia tai tutkimushankkeita aivan Lumin kylkeen Kainuuseen tai Koillismaalle.

Syitä kuitenkin on ja tulevaisuus on lähellä.

Vasteaika tarkoittaa maantieteellisen läheisyyden vaatimusta

Ensimmäinen syy johtuu siitä, että valon nopeus valokuidussa on vakio. Lumin mittakaavassa valon nopeuskaan ei ole kummoinen suhteessa siihen, mihin se kykenee.

Valon nopeus valokuidussa tarkoittaa suoraan maantieteelliseen etäisyyteen verrannollista vasteaikaa. Vasteaika taas tarkoittaa sitä aikaa, jossa koneen käyttäjän tai koneen laskennalla operoidun kohteen välinen edestakainen tiedonsiirto tapahtuu.

Käytännössä uusi ja uljas tekoälylaskenta menee tällä hetkellä niin, että tekoälymallia pyöritetään hinnan ja vasteaikavaatimusten takia hitaammalla paikallisella raudalla, ”reunalla” (edge), vaikka tuo tekoälymalli olisi opetettu alun perin supertietokoneella. Harvoista esimerkeistä esimerkiksi hiukkaskiihdytin Cern taitaa tarvita lähelleen juuri vasteaikojen ja valon hitauden takia supertietokoneen.

Tietoturva tuo lähelle

Iso osa tekoälylaskennasta ohjautuu liikesalaisuuksien tai valtiosalaisuuksien laskentaan. Tällaisissa valonaroissa laskutehtävissä myös laskimen sijainnilla on merkitystä. Kuvitellaan, että esimerkiksi Keski-Euroopan valtiota kiinnostava tekoälymalli pitäisi tuoda Lumin hyrskytettäväksi eli dataa siirtää Kainuuseen. Tällöin heti voimaan astuvan tietoturvaprotokollan noudattaminen tarkoittaa tutkimusta hidastavaa byrokratiaa. Tällaisissa tapauksissa on etua tuoda myös itse tutkimusta turvallisen yhteyden päähän, lähelle supertietokonetta.

Seitsemän mailin saappaillaan tekoälytutkimus harppoo kuitenkin myös niin sanottujen jatkuvasti oppivien mallien parissa. Jatkuvasti oppivat mallit tarkoittavat kovia vaatimuksia vasteaikojen suhteen ja kenties piankin Koillis-Suomelle kullanarvoista tarvetta sijoittua lähelle Lumia.

Keskeisimmät edut, vasteaika ja tietoturva, saattavat vetää myös robottitutkimusta paikan päälle. Robotti löytyy jo vaikkapa imurin muodossa useastakin torpasta, mutta se on yksinäinen. Se soittaa kauas synnyinkotiinsa harvakseltaan. Robotin yksinäisyyttä helpottaa, jahka se nousee jaloilleen lähivuosina ja sen kyky jakaa oppimaansa vertaisilleen paranee. Tähän robotti tarvitsee yhä uudelleen oppivia tekoälymalleja ja oppiminen vaatii paljon laskentaa.

Robottien internet – IoR – vaatii oppimiskykyä, eli massiivista laskentaa

Esineiden internetin, eli IoT:n sijaan pian ryhdytäänkin puhumaan IoR:stä, eli robottien internetistä. Tämä tarkoittaa entistä suurempia vaatimuksia fyysisesti läheltä löytyvälle suurteholaskennalle sekä yhteyksien vasteajoille ja kaistanleveydelle. Eturivin tutkimukselle kelpaa vain nopein tietokone fyysisellä lähietäisyydellä vasteaikojen ja tietoturvan takia. Se voisi olla Lumi.

Jo nyt, ilman Lumi-supertietokonettakin, Renforsin entinen paperitehdasalue työllistää digiteknologian parissa enemmän kuin paperia jauhaessaan! Lumin ylläpidon myötä ekosysteemi teknologian huippuasiantuntijoineen alueella vahvistuu.

Esineiden internetin, eli IoT:n sijaan pian ryhdytäänkin puhumaan IoR:stä, eli robottien internetistä.

On siis painavia perusteita puhua tekoälytutkimuksen sijoittumisesta ja sen soveltamisesta Lumin fyysisessä läheisyydessä, Kainuussa tai vaikka Koillismaalla.

Koska näin on, voidaan Lumista rehellisesti valjastaa ylivoimaista imagovalttia alueelle. Tällaisen alueen voi hahmottaa vaikka piirtämällä kartalle ympyrä, jonka säde on valon kuitunopeuden säätämä etäisyys Kajaanista. Sekin on huomattava, että supertietokoneen avulla tehdyssä imagomainonnassa kohderyhmänä eivät ole vain tekoälyasiantuntijat vaan kaikki muutkin.

Lumin aura kiehtoo myös taviksia.

Kukapa ei ymmärtäisi maailman parhaaksi etätyöpaikaksi nopeiden yhteyksien kainaloa Koillis-Suomessa, maailman nopeimman supertietokoneen läheisyydessä? Käynnissä on etäläsnäolon vallankumous. Enää ei tarvitse elää kuivassa Piilaaksossa, kun voi elää Koillisessa Suomessa.

Rivakkana pitää täkäläisten olla, sillä onnettaren arpa ei kauaa Kainuhun kansaan osoita. Vaikka voitto marraskuussa tulisi, maailman nopeimman tietokoneen titteli on väliaikainen. Rakenteilla on jo seuraavan nopeusluokan, exa-luokan koneita, kuten Frontier Yhdysvaltain Oak Ridgessä.

Vertailu tulee tehdä Yhdysvaltain salaiseen kaupunkiin

Oak Ridgessä sijaitsee Yhdysvaltain kansallinen laboratorio lukuisten supertietokoneiden läheisyydessä. Oak Ridgessä harjoitetaan eturivin laskentaa aina materiaalifysiikan nanoarvoituksista astronomian saloihin. Alue on saanut kuuluisuutta jo aikoinaan Yhdysvaltain salaisena kaupunkina, sillä laskettiinhan siellä sellainenkin keksintö ihmisten ilmoille kuin atomipommi. Lisäksi Yhdysvaltain kansallinen energiavirasto tekee tutkimusta esimerkiksi fuusioplasman hallitsemiseksi juuri Oak Ridgessä.

Kainuusta ja ympäröivästä seudusta voidaan hyvin perustein leipoa vaikka tekoälyn eurooppalainen piilaakso tai unionin Oak Ridge, kunhan vain on ymmärrystä ajasta ja taitoa kuivitella tulevaisuuksia tai sitten, kuten laulussa lauletaan: tarmoa vaan, puolesta hengen ja heimon ja maan. Kiitos Lumin.

…tai sitten, kuten laulussa lauletaan: tarmoa vaan, puolesta hengen ja heimon ja maan. Kiitos Lumin.

Jani Väisänen on Kajaanin, Kuusamon ja Taivalkosken Digimuutos 3.0 -hankkeen asiantuntija, jolla on sanansa sanottavana IoR -käsitteen tulevasta merkityksestä.

P.S. Kansallisen datarunkoverkon sijoittuminen Kajaaniin on osaltaan mahdollistanut entisen paperitehtaan ihmeen ja mahdollisesti maailman nopeimman tietokoneen tulon. Lumin nettiliittymän nopeus kuuluu olevan 2 tb/s.

Jatkossa alueella on syytä tarkoin seurata myös mahdollisen Koillisväylän datakaapelin linjauksia halki Suomenniemen. Vaikka tämäkin on niin sanotusti pitkässä kuusessa, oli pidemmässä kuusessa myös ehkä maailman nopein tietokone, ennen kuin Lumea ruvettiin pistämään laivaan.

Koillisväylän valon reitti sorottaisi maantiedon perusteella pohjoiseen, mieluusti Kajaanin läpi ja sitten läpi muiden Digimuutos 3.0 -hankekuntien; Kuusamon ja Taivalkosken, Koillismaan.

P.P.S. Kerron ja keskustelen mielelläni lisää, soitellaan tai otetaan Teams-yhteys.

Osallisuuden ja asiakaspalvelun digimuutos 3.0 -hanke

Aihealueet