IT4Innovations je výzkumným a vývojovým centrem se silnými mezinárodními vazbami, je zapojeno ve všech aktivitách společného evropského podniku EuroHPC a v řadě prestižních mezinárodních organizací (PRACE, ETP4HPC, EUDAT, BDVA, EOSC).
V současnosti je Národním centrem kompetence pro HPC, členem Center excelence MaX a Space a partnerem více než 10 dalších mezinárodních projektů programu Horizont 2020, Horizont Evropa či Digitální Evropa, přičemž projekt EXA4MIND koordinuje. Rovněž spolupracuje na projektu Evropské vesmírné agentury (European Space Agency, ESA) nazvaném AIOPEN (Platform Extensions with AI Capabilities).
Nezanedbatelná je rovněž realizace národních projektů finančně podpořených Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy, Ministerstvem průmyslu a obchodu, Ministerstvem vnitra, Grantovou agenturou České republiky nebo Technologickou agenturou České republiky. Část projektů je řešena formou smluvního výzkumu s komerčními subjekty.
TOP 5 PROJEKTŮ IT4INNOVATIONS
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.
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.
LUMI AI Factory – Service Center
2025–2028
Identifikátor projektu: 101234208
Vzhledem k rychlému rozvoji technologií a metod umělé inteligence Evropa aktivně buduje a posiluje ekosystém prostředí, nástrojů a služeb potřebných k podpoře inovací. Tento komplexní přístup usiluje o sladění AI strategií napříč kontinentem, řeší výzvy a příležitosti spojené s touto technologií a zároveň posuzuje její dopady na veřejný i soukromý sektor a společnost jako celek. LUMI AI Factory Service Center je součástí širšího ekosystému LUMI AI Factory, který navazuje na stávající superpočítač LUMI, ale připravuje se na příchod nového systému LUMI-AI a související kvantové experimentální platformy optimalizované pro AI s názvem LUMI-IQ.
Centrum pro umělou inteligenci a kvantové výpočty v oblasti systémového výzkumu mozku
2024–2030
Identifikátor projektu: 101136607
CLARA (Centrum pro umělou inteligenci a kvantové výpočty v oblasti systémového výzkumu mozku) představuje interdisciplinární centrum excelence zaměřené na novou generaci aplikací umělé inteligence/strojového učení a kvantově orientovaných superpočítačových nástrojů, které posunou hranice výzkumu neurodegenerativních onemocnění, zejména Alzheimerovy choroby. Cílem projektu je získat hluboké odborné znalosti a zpracovat rozsáhlá biologická a klinická data, která obohatí kolektivní porozumění těmto novým technologiím, vyřeší reálné problémy a urychlí tak inovace a další vývoj v oblasti využití superpočítačů ve prospěch společnosti.
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.
High-level specialized application support service in High-Performance Computing
2024–2028
Identifikátor projektu: 101139786
EuroHPC JU zavádí celoevropskou infrastrukturu pro vysoce výkonné počítání zahrnující jak petascalové, tak i exascalové superpočítače. V současné době poskytují hostitelská superpočítačová centra podpůrné služby uživatelům, které zahrnují podporu helpdesku pro každodenní provozní otázky a problémy. Cílem projektu EPICURE je provozovat službu podpory HPC aplikací pro evropské vědce a výzkumné pracovníky. Týmy aplikační podpory budou poskytovat služby zaměřené zejména na nasazení aplikací, optimalizaci a korektní spouštění klíčových aplikací, ale i na organizaci vzdělávacích akcí a workshopů v rámci významných mezinárodních HPC akcí. Navíc bude vytvořeno jednotné kontaktní místo umožňující uživatelům superpočítačů získat informace o systémech, jejich architektuře, přístupových mechanismech a dostupných podpůrných službách.
DALŠÍ PROJEKTY IT4INNOVATIONS
2025–2027
Identifikátor projektu: 25-14529L
Poskytovatel: GAČR
Cílem tohoto projektu je vývoj nových materiálů pro magnetické chlazení založeném na tzv. magnetokalorickém a barokalorickém jevu s využitím synergie teoretických ab-initio výpočtů a experimentálních materiálově typových studií. Zvláštní pozornost bude věnována studiu teplotní roztažnosti při hledání materiálů vykazujících negativní teplotní roztažnost a přechodům magnetoelastické fáze, které mohou urychlit magnetokalorické/barokalorické jevy kvůli nízké teplotní hysterezi, typické změně magnetického řádu a parametrů atomové mříže. Výzkum bude prováděn dvěma experimentálními týmy v Polsku a teoretickým týmem v ČR.
2024–2027
Identifikátor projektu: 24-11388I
Poskytovatel: GAČR
Elastické vlastnosti hrají důležitou roli pro aplikaci materiálů . Nicméně jejich popis může být značně složitější v případě magnetických materiálů díky vzájemnému propojení magnetismu a elasticity. Postdoktorandský projekt Jakuba Šebesty se zabývá zobecněním simulací spin-lattice dynamiky za rámec kubických materiálů. Zmíněný model představuje vysoce efektivní schéma k popisu magnetoelastického chování, jako je magnetostrikce nebo magnetoakustické efekty. Současné odvození však umožňuje řešit pouze jednoduché struktury. Zobecněný model nabídne možnost studovat a vysvětlit magnetoelasticitu složitějších sloučenin a slitin umožňující cestu k užitečnějším materiálů s vysokým aplikačním potenciálem. Jmenovitě je navrhováno zaměření se na zobecnění magnetických příspěvků ve spinově mřížkové dynamice pro tetragonální struktury. Dále se uvažuje odvození šíření zvukových vln v strukturách s nižší symetrií. Mimo to bude studován vliv korekcí vyššího řádu v elasticitě a magnetoelasticitě.
2023–2025
Identifikátor projektu: 23-07228S
Poskytovatel: GAČR
Tento projekt je zaměřen na vývoj n typových a p typových polovodičů založených na dopovaném ScN a CrN pro aplikace přeměny tepla. Tyto nitridy vykazují potencionálně vysokou termoelektrickou účinnost v teplotním rozmezí 600 K až 800 K. Jejich termoelektrické aplikace jsou však omezeny vysokou tepelnou vodivostí u ScN a malou elektrickou vodivostí u CrN. Hlavní idea tohoto projektu je dopovat tyto nitridové struktury vhodnými prvky, tak aby se jejich vlastnosti zlepšily. To pak povede ke zvýšení termoelektrické účinnosti. Pro dosažení ntypových a p-typových polovodičů s vysokou termoelektrickou účinností bude vyzkoušeno několik druhů dopantů. Na podporu a doplnění experimentální části navrhujeme teoretický výzkum založený na nejmodernějších kvantově mechanických výpočtech teorie funkcionálu hustoty. S využitím výsledků získaných na testovaných materiálech bude nakonec proveden první vývoj p-n přechodů pro přeměnu tepla.
2022–2025
Identifikátor projektu: 22-35410K
Poskytovatel: Mezinárodní grantové projekty hodnocené na principu LEAD Agency
Permanentní magnety jsou klíčová technologie moderní společnosti s aplikacemi jako je klimatizace, mobilita, nebo energetické zdroje. V současných permanentních magnetech defekty na atomové škále, např. hranice zrn, mají nejdůležitější vliv na makroskopicé magnetické vlastnosti (např. na koercivitu). Projekt se bude věnovat studiu a vývoji teorie pro chování koercivity s ohledem na lokální atomovou strukturu (rozhraní, hranice zrn), jejího vlivu na prostorovou variaci magnetických vlastností a mikrostrukturu. Vytvořeno bude unikátní schéma simulačních postupů mezi kvantově-mechanickými výpočty, atomovou spinovou dynamikou a kontinuální mikromagnetickými simulacemi. Magnetické vlastnosti budou tedy nově brány v potaz již na atomové škále, tj. se zahrnutím defektů atomů na rozhraní a hranic zrn. Nedojde tak k používání zastaralých předpokladů v použití magnetických vlastností z pevných fází. To umožní vybudovat víceškálový model pro určení magnetických vlastností reálných materiálů.
2022–2024
Identifikátor projektu: 22-22322S
Poskytovatel: GAČR
Nedávno objevená supravodivost v téměř magnetické sloučenině UTe2 povzbudila zájem o nekonvenční supravodiče. Zatím publikované výsledky ukazují na vícero supravodivých fází, ale také magnetické uspořádání indukované působením vnějšího magnetického pole a/nebo hydrostatického tlaku. Odhalené podobnosti sloučeniny UTe2 s chováním feromagnetických supravodičů URhGe, UCoGe a UGe2 mohou pomoci k vytvoření sjednocené teorie nekonvenční supravodivosti. V projektu dojde ke společné intenzivní spolupráci experimentátorů (Univerzita Karlova) a teoretiků (VŠB – Technická univerzita Ostrava) v rozsáhlém zkoumání komplexního fázového diagramu sloučeniny UTe2 a příbuzných sloučenin pomocí doposud nevídané kombinace experimentálního měření a aktuálních teoretických ab initio výpočtů teplotní roztažnosti, magnetostrikce, tepelné kapacity, magnetizace, elastických konstant a elektrického transportu nekonvenčních supravodičů v multiextrémních podmínkách.
2020–2022
Identifikátor projektu: 20-18392S
Poskytovatel: GAČR
Projekt se zabýval fyzikálními principy, které povedou ke zvýšení oblasti fázové stability mezi tzv. teplotou nemísitelnosti a teplotou tání na příkladu žádaných slitin se samopasivační rolí pro stěny fúzového reaktoru. Za tímto účelem byl zkonstruován fázový diagram systému W-Cr pomocí metod z prvních principů a z něho určeny fyzikální vlastnosti (rychlost zvuku, teplota tání, oblast nemísitelnosti). Jak fázový diagram tak uvedené veličiny byly ověřeny experimentálně. Přidáním transitivního kovu
6. periody došlo ke změnám teplot tání i teploty mísitelnosti fází. Hlavní myšlenkou projektu bylo určit změnu těchto teplot na základě změny akustických větví fononového spektra (elasticity) přidaného elementu. Pomocí XRD analýzy a RUS měření experimentálních vzorků byla obdržena data pro zpětnou vazbu pro teoretické modelování za účelem vyvinout slitinu odolávající „Loss of Coolant Accident”. Dále byl odvozen fyzikální model na základě Hubbardova hamiltoniánu určující vliv veličin, jako je entropie na chování oblasti nemísitelnosti.
2019–2021
Identifikátor projektu: 19-29698L
Poskytovatel: Mezinárodní grantové projekty hodnocené na principu LEAD Agency
Projekt spojil experty ze dvou příbuzných oblastí – numerické analýzy a vysoce výkonného počítání, aby společně vyvinuli rychlé a masivně paralelní metody pro obecné diskretizace prostoročasových hraničních integrálních rovnic pro rovnici vedení tepla, které umožní adaptivní zjemňování sítí v čase i prostoru. Vyvinuté metody byly založeny na klastrování, které se již používá pro diskretizace s konstantním časovým krokem a fixní prostorovou sítí. Pro generování adaptivních sítí byly aplikovány klasické techniky aposteriorních odhadů. Řešení globálních prostoročasových problémů vyžaduje díky svým paměťovým nárokům použití výpočetních klastrů, ale zároveň připouští paralelizaci v prostoru i čase. Optimalizovaný a paralelizovaný kód tak je schopen plně využít výkonu současných i budoucích superpočítačů.