Realizujeme excelentní výzkum v oblasti velmi náročných výpočtů, zpracování rozsáhlých dat a umělé inteligence.

IT4Innovations je rovněž výzkumným a vývojovým centrem se silnými mezinárodními vazbami a jako takové je aktuálně zapojeno v řadě prestižních mezinárodních organizací (PRACE, ETP4HPC, EuroHPC, I4MS, BDVA, EUDAT CDI, HiPEAC a Eurolab4HPC) a v desítce mezinárodních projektů financovaných zejména z programu Horizont 2020.

Superpočítače pomáhají všem odborníkům pochopit komplikované systémy a umožňují předpovědět jejich další vývoj. Uplatní se všude tam, kde by to jinak bylo v podstatě nemožné, velmi nákladné nebo by klasické metody trvaly velmi dlouhou dobu. V IT4Innovations superpočítače využíváme převážně při návrhu nových materiálů a léčiv, k vývoji nových produktů, analýze rozsáhlých dat a optimalizaci výrobních procesů, a to vše často s využitím algoritmů umělé inteligence. 

VÝZKUMNÉ VLAJKOVÉ LODĚ IT4INNOVATIONS

Každé 3 roky IT4I vybírá výzkumné aktivity s největším vědeckým dopadem a socioekonomickým přínosem. Aktuálně jsou vybrány hodnotící komisí z řad členů mezinárodní Vědecké rady Centra excelence IT4Innovations tyto 3 výzkumné vlajkové lodě (flagships):

ESPRESO, Knihovna masivně paralelních řešičů pro inženýrské aplikace

Řešitel: Ing. Tomáš Brzobohatý, Ph.D.

Nejnovější technologický pokrok v oblasti výpočtů přinesl významnou změnu v koncepci návrhu nových produktů, řízení výroby nebo autonomních systémů. V posledních několika letech jsme byli svědky výrazného přechodu k virtuálnímu prototypování a postupného tlaku na integraci velké části průmyslového sektoru do tzv. čtvrté průmyslové revoluce. Hlavním cílem tohoto flagshipu je vytvořit robustní open-source balíček použitelný pro širokou škálu komplexních inženýrských simulací v oblastech jako je strojírenství, stavebnictví, biomechanika a energetika. Open-source řešení umožňuje vytvářet automatizované simulační řetězce založené na modelu „HPC jako služba“ (HPC-as-a-service), jako jsou automatizované systémy pro tvarovou nebo topologickou optimalizaci. Při vývoji nových komponent knihovny ESPRESO jsou používány vysoce škálovatelné metody umožňující plné využití výpočetních kapacit nejmodernějších superpočítačů.


Návrh materiálů – blíže realitě prostřednictvím exascalových výpočtů

Řešitel: Ing. Dominik Legut, Ph.D.

Od pokroku v HPC hraje v našem životě klíčovou roli simulace chování materiálů. Tato skutečnost se ještě více prohloubila v okamžiku, kdy se objevil způsob, jak provádět kvantové mechanické výpočty za účelem získání elektronové struktury materiálů a jejího chování k vazbě na mnoho fyzikálních a chemických vlastností. Výpočty prvních principů (ab initio) jsou v současné době přístupem bez parametrů pro i) ověřování experimentů, ii) pro simulaci podmínek nebo výpočet vlastností materiálů, které nejsou přímo přístupné nebo měřitelné, iii) pro návrh nových materiálů. V rámci flagshipu se zabýváme základními a nejmodernějšími tématy, jako je navrhování jaderných palivových materiálů z radioaktivních sloučenin pro jaderné reaktory IV. generace, ultrarychlá magnetická dynamika pro ukládání nových dat, komplexní spintronická zařízení využívající multiferroitu a inženýrství použitelných materiálů při hraničních teplotách a tlaku, např. nové permanentní magnety.


HPC platformy pro spouštění vědeckých úloh

Řešitel: Ing. Jan Martinovič, Ph.D., Ing. Stanislav Böhm, Ph.D. a Ing. Václav Svatoň , Ph.D.

Hlavním cílem většiny superpočítačových center je snížení vstupních bariér do světa vysokovýkonného počítání (HPC) pro všechny uživatele z výzkumných institucí, průmyslové sféry, nemocnic, institucí státní správy, aj., aniž by došlo ke snížení rychlosti provádění výpočtů. Výzkumný tým sdružený v rámci tohoto flagshipu se zabývá vývojem konceptu HPC jako služba (HPC-as-a-Servis / HaaS), který pro superpočítačová centra představuje komplexní řešení dostupnosti jejich HPC služeb pro mnohem širší okruh uživatelů. V IT4Innovations se konkrétně vyvíjí platforma High-End Application Execution Platform (HEAppE Platform). Nezaměřuje se na jeden konkrétní typ hardwaru pro současné vysokovýkonné a budoucí exascalové výpočetní systémy, nýbrž k využití na různých systémech a v různých superpočítačových centrech. Jejím prostřednictvím mohou všichni uživatelé využívat technologie, aniž by museli vynakládat investice na pořízení hardwaru. Velkou část pracovní zátěže vysokovýkonných výpočetních systémů také představují výpočetní plány (pipelines) pro řešení vědeckých úloh vytvářené oborovými specialisty, kteří nemají hlubší znalosti a zkušenosti s HPC technologiemi. 

Zjistit více

Záměrem výzkumného týmu je tedy pokračovat ve vývoji jak programovacích modelů, díky kterým dokážou uživatelé jednoduše definovat závislosti mezi výpočetními úlohami, tak i runtime vrstev umožňujících vytvoření výpočetního plánu, který pak uživatelé mohou spustit v rozsáhlých distribuovaných prostředích (např. vlastní software HyperLoom). V neposlední řadě je cílem také zpřístupnit výsledky a maximalizovat tak jejich potenciální dopad. 


 

 

 

 

8
členství
v mezinárodních organizacích
25+
mezinárodních projektů
20+
národních projektů
150+
mil. Kč
průměrný roční příjem z projektů

Vybrané projekty

<

e-Infrastruktura CZ

2023–2026

Identifikátor projektu: LM2023054

Poskytovatel: LM – Projekty velkých výzkumných infrastruktur

e-INFRA CZ je unikátní e-infrastrukturou pro výzkum, vývoj a inovace v ČR, která představuje plně transparentní prostředí poskytující komplexní kapacity a zdroje pro přenos, ukládání a zpracování vědeckých dat všem subjektům zabývajícím se výzkumem, vývojem a inovacemi, bez ohledu na to, v jakém odvětví je provádí. Vytváří komunikační, informační, úložnou a výpočetní platformu pro výzkum, vývoj a inovace, jak na národní, tak i mezinárodní úrovni, a poskytuje rozsáhlé a ucelené portfolio služeb v oblasti informačních a komunikačních technologií (ICT), bez kterých moderní výzkum, vývoj a inovace nemohou být realizovány.

Mezi hlavní složky e-INFRA CZ patří:

→ vysoce výkonná národní komunikační infrastruktura,

→ národní gridová a cloudová infrastruktura,

→ nejvýkonnější a nejmodernější superpočítačové systémy ČR,

→ velkokapacitní datová úložiště.

Nezbytnou součástí a přidanou hodnotou této e-infrastruktury jsou rovněž další nástroje a služby, jako např. řízení přístupu k ICT zdrojům, nástroje podporující vzdálenou spolupráci nebo nástroje pro zajištění bezpečné komunikace a ochrany dat, které společně přispívají k jejímu efektivnímu a současně různorodému využití.

 

 

 

EXA4MIND

EXtreme Analytics for MINing Data

2023–2025

Identifikátor projektu: 101092944

Projekt EXA4MIND vytvoří platformu pro extrémně objemná data, která propojí datová úložiště a superpočítače zavedením nových metod automatické správy dat a jejich efektivního přenosu a ukládání. Jádrem projektu jsou čtyři aplikace z oblastí molekulární dynamiky, pokročilých asistenčních systémů pro řidiče, inteligentního zemědělství/vinařství a velkých dat ve zdravotnictví a společnosti. EXA4MIND předkládá inovativní řešení složitých problémů při každodenním zpracování dat s využitím pokročilé datové analýzy, strojového učení a umělé inteligence a díky tomu chce zjednodušit využívání superpočítačových center v EU pro aplikace pracující s extrémním objemem dat.

exa4mind.eu

 

 

EuroCC 2

Národní centrum kompetence pro HPC, Fáze 2

2023–2026

Identifikátor projektu: 101101903

Posláním EuroCC 2 je co nejefektivnějším způsobem pokračovat ve vytváření sítě národních center kompetence a zároveň i nadále podporovat efektivní způsob rozšíření vysoce výkonného počítání (HPC) v Evropě. Hlavním úkolem je využít zkušenosti a odborné znalosti z oboru HPC, což představuje odrazový můstek pro hlavní cíl: podporu národních center kompetence při vytváření jejich individuálních operačních rámců, rozvíjení další spolupráce, resp. výměnu zkušeností a urychlení procesu zvyšování kompetencí na národní a celoevropské úrovni.

eurocc-czechia.cz

 

SPACE

Scalable Parallel and distributed Astrophysical Codes for Exascale

2023–2026

Identifikátor projektu: 101093441

V astrofyzice a kosmologii jsou numerické simulace využívající High-Performance Computing (HPC) klíčovými nástroji pro vědecké objevy. Představují základní nástroje pro teoretické experimenty schopné chápat fyzikální procesy za hranicemi pozorovatelného, pro které je zásadní efektivní využívání budoucích exascale superpočítačů. Exascale systémy ale mají komplikovanou architekturu s významným dopadem na strukturu simulačních kódů. Cílem centra excelence SPACE je přepracovat vybrané kódy, aby byly schopny plně využít nových výpočetních architektur a používat nové programovací metody, softwarová řešení a HPC knihovny.

space-coe.eu

 

MAX

MAterials design at the eXascale

2023–2026

Identifikátor projektu: 101093374

Materiálové simulace se staly jednou z nejintenzivnějších a nejrychleji rostoucích oblastí pro vysoce výkonné počítání na celém světě, přičemž Evropa je uznávaným lídrem ve vývoji a inovaci ekosystému kvantových simulačních kódů. Centrum excelence MaX se zaměří na tyto vlajkové kódy, aby řešil výzvy a využil příležitosti, které vyplývají z budoucích exascale a post-exascale architektur, a aby nabídl cesty k objevům a inovacím sloužícím jak vědeckým, tak průmyslovým aplikacím.

max-centre.eu

 

Další výzkumné projekty IT4Innovations