Zprostředkováváme efektivní využití naší špičkové národní superpočítačové infrastruktury za účelem zvýšení konkurenceschopnosti a inovativnosti české vědy a průmyslu. IT4Innovations primárně poskytuje výpočetní čas výzkumníkům a akademickým pracovníkům z výzkumných organizací se sídlem v České republice v rámci veřejných grantových soutěží. Od roku 2013 do konce roku 2023 získalo výpočetní čas 2.174 projektů z různých vědeckých oblastí, od vývoje nových materiálů či léků, přes objevování fyzikálních zákonitostí, inženýrské úlohy, rendering a vizualizaci vědeckých dat, až po projekty řešící kybernetickou bezpečnost či pokročilé datové analýzy a úlohy z oblasti AI.
Co se u nás počítá
Kdo u nás počítá
Alžběta Špádová
z Českého vysokého učení technického v Praze
a ELI-Beamlines
„Ve svém výzkumu se soustředím především na optimalizaci parametrů urychleného elektronového svazku, jako je například energie nebo náboj. Superpočítač je pro mě non-stop virtuální laboratoří, kde můžu vyzkoušet desítky experimentů bez jediného výstřelu laseru.“
Renáta Praksová
z IT4Innovations
„Superpočítače jsou pro mě továrnou na výpočty. Jejich výkon využívám v mnoha oborech, například při modelování a předpovídání běžných a „podivných“ stavů (např. poruch) v energetice, a v poslední době hlavně pro optimalizace nanostruktur.“
Andrea Nedělníková
z VŠB-TUO a CATRIN Univerzity Palackého v Olomouci
„Dříve jsem si svou budoucnost představovala v laboratoři, dnes využívám výpočetní chemii jako ‚mikroskop‘ na úrovni atomů ke studiu interakcí léčiv nebo nanomateriálů. Superpočítač je pro mě most mezi rovnicemi a chováním biomolekul.“
Debora Lančová
z Fyzikálního ústavu Slezské univerzity v Opavě
„Superpočítač je pro mě jako laboratoř, kterou na Zemi postavit nemůžeme, ale můžeme si ji vymodelovat. S jeho pomocí modeluji tok magnetizovaného plynu – plazmatu v těsném okolí černých děr.“
Ivana Miháliková
z Univerzity Mateja Bela v Bánské Bystrici a Slovenské akademie věd
„Superpočítač je pro mě jako trenažér kvantového počítače: mohu na něm bezpečně testovat kvantové algoritmy, než je pošlu do ‚reálného‘ kvantového světa.“
Martin Vrábel
z IT4Innovations
„Superpočítače mi pomáhají s detailními výpočetními modely, díky nimž můžu studovat zařízení v různých konfiguracích a provozních stavech. Umožňují mi řešit komplexní úlohy během několika dnů místo měsíců.“
Michael Komm
z Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR
„První a jediný superpočítač, který jsem kdy navštívil, byl právě IT4Innovations v Ostravě při příležitosti jeho uvedení do provozu. Budova a vybavení superpočítačového sálu ve mne zanechaly velmi pozitivní dojem. Prohlídka sálu v atmosféře se sníženým obsahem kyslíku byl i trochu adrenalin.“
Štěpán Sklenák
z Ústavu fyzikální chemie
J. Heyrovského Akademie věd ČR
„Používat jsem začal až superpočítače v IT4Innovations v Ostravě, nicméně v roce 1999 jsem viděl vystavený vyřazený CRAY superpočítač na konferenci v Boulder, CO v USA, společně s výstavou o zakladateli firmy Cray – panu Seymour Cray.“
Jiří Klimeš
z Univerzity Karlovy
„Na strojích v IT4Innovations (IT4I) pracuji téměř od jejich začátku, první žádost o výpočetní čas jsem podával v roce 2015, kdy byl spuštěn superpočítač Salomon. Velká část našeho výzkumu potřebuje náročné výpočty a bez existence IT4I by byla situace pro mne po návratu ze zahraničí o mnoho složitější.“
Martin Friák
z Ústavu fyziky materiálů Akademie věd ČR
„V naší práci nám nesmírně pomáhá hlavně Karolina a Barbora, ale jak jsme věrnými a spokojenými uživateli IT4Innovations již celá dlouhá léta, počítali jsme i na Anselmovi a Salomonovi, když byly tyto stroje ještě v provozu.“
Jakub Šístek
z Matematického ústavu Akademie věd ČR
„Společně s kolegy pravidelně provádíme rozsáhlé simulace na tisících CPU. Proto jsme spokojení uživatelé Karoliny, kterou využíváme jako hlavní výpočetní zdroj. Náš výzkum se primárně zaměřuje na vývoj nových škálovatelných metod pro výpočetní mechaniku tekutin a pevných látek.“
Martin Zelený
z Vysokého učení technického
v Brně
„Postupně jsem při své práci využil všechny superpočítače IT4I.
Nyní využívám superpočítač Karolina a dále superpočítač LUMI ve Finsku, bez kterých není možné kvantově-mechanické výpočty provádět.“
Vybrané projekty z 37. Veřejné grantové soutěže
Charakterizace kvantových stavů pomocí AI
na kvantovém počítači VLQ
Výzva: 37. Veřejná grantová soutěž; OPEN-37-38
Hlavní řešitel: Pavel Baláž
Instituce: Fyzikální ústav Akademie věd CŘ
Oblast: materiálové vědy
Pavel Baláž získal výpočetní čas na superpočítači Karolina a kvantovém počítači VLQ pro vývoj nové metody, která pomocí umělé inteligence usnadní zjišťování stavu kvantových systémů. Aby vědci mohli kvantové počítače správně využívat, potřebují přesně zjistit, v jakém stavu se jejich qubity nacházejí. Tento proces se označuje jako kvantová tomografie, ale u větších kvantových systémů vyžaduje obrovské množství opakovaných měření, což je časově i finančně velmi náročné.
Projekt je součástí programu AI: Umělá inteligence pro vědu a společnost, jednoho z programů Strategie AV21. Výzkumníci z Fyzikálního ústavu AV ČR v jeho rámci vyvíjejí metodu založenou na umělé inteligenci, která z výsledků měření — nutně zatížených šumem — dokáže zrekonstruovat nejpravděpodobnější stav kvantového systému. Jednou z klíčových otázek projektu přitom je, kolik měření je vlastně potřeba: zda je nutný jejich kompletní soubor, nebo si model vystačí i s výrazně menším množstvím dat.
Na kvantovém počítači VLQ budou vědci vytvářet data z kvantových obvodů, na kterých budou nový model trénovat a ověřovat. Pomocí superpočítače Karolina budou následně testovat jeho možnosti pro různé velikosti kvantových systémů a porovnávat jej s dalšími přístupy založenými na umělé inteligenci. Cílem je vyvinout efektivnější způsob charakterizace kvantových systémů, který může podpořit další rozvoj kvantových technologií.
Kvantové výpočty pro spolehlivější elektrické sítě
Výzva: 37. Veřejná grantová soutěž; OPEN-37-13
Hlavní řešitel: Michal Belina
Instituce: IT4Innovations
Oblast: Inženýrství
Michal Belina získal výpočetní čas na superpočítači Karolina a kvantovém počítači VLQ pro výzkum využití kvantových výpočtů při analýze elektrických sítí. Projekt se zaměřuje na intervalový výpočet chodu sítě (interval power flow), který pomáhá ověřovat bezpečný provoz sítí i v podmínkách nejistoty způsobené například proměnlivou výrobou energie z obnovitelných zdrojů.
Michal Belina ověří, zda mohou kvantové algoritmy nabídnout efektivnější způsob hledání kritických provozních podmínek než současné metody. Ty nejistotu vstupních hodnot postupně přenášejí přes všechny rovnice výpočtu. Při tom se chyby sčítají a výsledné meze vycházejí širší, než ve skutečnosti odpovídá realitě — provoz sítě se pak jeví rizikovější, než jaký skutečně je. Kvantový přístup tento problém obchází: úlohu formuluje jako optimalizaci a rovnou hledá kombinaci vstupů, která vede k nejhoršímu provoznímu stavu. Výsledkem mohou být užší meze pro napětí a toky výkonu, a tedy efektivnější využití existující infrastruktury bez snížení bezpečnosti.
Na kvantovém počítači VLQ bude tento přístup testovat na menších modelech elektrických sítí a výsledky porovná s klasickými metodami. Cílem je ověřit možnosti využití kvantových technologií při budoucí analýze energetických systémů. Výzkum probíhá v rámci projektu „Zvýšení odolnosti energetických sítí v kontextu dekarbonizace, decentralizace a udržitelného socioekonomického rozvoje“, financovaného z Operačního programu Jan Amos Komenský.
Vliv šumu na kvantové výpočty elektronové struktury pevných látek
Výzva: 37. Veřejná grantová soutěž; OPEN-37-12
Hlavní řešitel: Martin Friák
Instituce: Ústav fyziky materiálů Akademie věd ČR
Oblast: materiálové vědy
Martin Friák získal výpočetní čas na kvantovém počítači VLQ pro výzkum možností využití kvantových technologií při výpočtech elektronové struktury krystalických materiálů. Znalost elektronové struktury je klíčová pro přesné předpovídání vlastností materiálů, například jejich fyzikálních a chemických charakteristik. U větších systémů však výpočty pomocí klasických počítačů narážejí na vysokou výpočetní náročnost a omezenou škálovatelnost.
Kvantové počítače představují nový přístup, jejich současné generace však stále ovlivňuje šum a výpočetní chyby, které mohou mít dopad na výsledky. Výzkumníci proto budou na reálném kvantovém počítači VLQ zkoumat, jak tyto faktory ovlivňují výpočty elektronové struktury, a porovnávat výsledky s kvantovými simulacemi prováděnými na superpočítačích Karolina a Barbora NG.
Cílem projektu je lépe porozumět možnostem současných kvantových počítačů a vyvinout nové algoritmy a hybridní kvantově-klasické metody, které pomohou omezit vliv šumu a chyb.
Kompletní seznam vybraných projektů uživatelů IT4Innovations →
Vybrané ukazatele
Počty projektů v jednotlivých vědních oblastech v %
Využití superpočítačů jednotlivými institucemi v %
Publikace s přehledy projektů našich uživatelů
