Vzestup a pád superpočítačů PlayStation

Desítky počítačů PlayStation 3 leží v chladicím kontejneru v areálu Massachusettské univerzity v Dartmouthu, vysávají energii a zkoumají astrofyziku. Je to oblíbená zastávka prohlídek, které se snaží prodat školu budoucím studentům prvních ročníků a jejich rodičům, a je to jeden z mála živých odkazů podivné vědecké kapitoly v historii PlayStation.

Tyhle přikrčené krabice, které se hrnou na zábavní systémy nebo jsou zaprášené vzadu ve skříni, byly kdysi vyhledávané vědci, kteří konzole používali k sestavování superpočítačů. S regály strojů byli vědci najednou schopni uvažovat o fyzice černých děr, zpracovávat záběry z dronů nebo vyhrávat kryptografické soutěže. Trvalo to jen pár let, než se technika posunula dál a stala se menší a výkonnější. Ale na ten krátký okamžik bylo možné pomocí kódu, drátů a herních konzolí hacknout jedny z nejvýkonnějších počítačů na světě.

Výzkumníci si s myšlenkou využití grafických procesorů ke zvýšení výpočetního výkonu pohrávali už léta. Šlo o to, že stejný výkon, který umožnil vykreslit ponurý příběh hry Shadow of the Colossus, by byl schopen provádět i obrovské výpočty – pokud by výzkumníci dokázali stroje správně nakonfigurovat. Pokud je dokázali propojit, najednou tyto konzole nebo počítače začaly být mnohem víc než jen součtem svých částí. Jednalo se o clusterové výpočty, které nebyly jedinečné pro konzole PlayStation; spousta výzkumníků se snažila zapojit počítače do týmové práce a přimět je řešit stále složitější problémy.

Herní konzole vstoupily na scénu superpočítačů v roce 2002, kdy společnost Sony vydala sadu nazvanou Linux pro konzoli PlayStation 2. V roce 2002 se objevily na trhu herní konzole. „Zpřístupnila jej,“ řekl Craig Steffen. „Postavili mosty, takže jste mohli napsat kód a ono to fungovalo.“ Steffen je nyní vedoucím vědeckým pracovníkem v Národním centru pro superpočítačové aplikace (NCSA). V roce 2002 se právě připojil ke skupině a začal pracovat na projektu, jehož cílem bylo koupit několik počítačů PS2 a pomocí linuxových sad je (a jejich centrální procesorové jednotky Emotion Engine) propojit do něčeho, co by se podobalo superpočítači.

Připojili 60 až 70 PlayStation 2, napsali nějaký kód a vytvořili knihovnu. „Fungovalo to dobře, nefungovalo to nijak skvěle,“ řekl Steffen. Vyskytly se technické problémy s pamětí – dvě konkrétní chyby, které jeho tým nemohl ovlivnit.

„Pokaždé, když jste tu věc spustili, způsobilo to, že jádro na jakémkoli stroji, na kterém jste to spustili, se dostalo do takového podivného nestabilního stavu a muselo se restartovat, což bylo nepříjemné,“ řekl Steffen.

Projekt relativně rychle ukončili a přešli k jiným otázkám v NCSA. Steffen má stále jeden ze starých PS2 na svém stole jako památku na tento program.

Ale tím superpočítačová dobrodružství PlayStationu neskončila. Koncem roku 2006 vstoupil na scénu systém PS3 s výkonným hardwarem a snazším způsobem, jak do zařízení nahrát Linux. Výzkumníci by sice stále potřebovali systémy propojit, ale najednou si mohli představit, že propojí všechna tato zařízení do něčeho, co změní pravidla hry, a ne jen do zkušebního prototypu.

Tak si to určitě představoval výzkumník černých děr Gaurav Khanna na UMass Dartmouth. „Dělat čistě periodickou simulační práci na černých dírách obvykle nepřiláká mnoho finančních prostředků, je to prostě proto, že to nemá příliš velký význam pro společnost,“ řekl Khanna.

Peněz bylo málo a bylo jich stále méně. Khanna a jeho kolegové proto uspořádali brainstorming a snažili se vymyslet řešení. Jeden z lidí v jeho oddělení byl vášnivý hráč a zmínil se o procesoru Cell v PS3, který vyrobila společnost IBM. Podobný druh čipu se používal k výrobě pokročilých superpočítačů. „Tak jsme se o to začali tak trochu zajímat, víte, je to něco zajímavého, co bychom mohli zneužít k vědecké práci?“ Khanna říká.

Inspirován specifikacemi nového stroje od Sony začal astrofyzik skupovat PS3 a stavět vlastní superpočítač. Khannovi trvalo několik měsíců, než dal kód do pořádku, a další měsíce trvalo, než svůj program vyčistil do funkčního stavu. Začal s osmi, ale než byl hotov, měl svůj vlastní superpočítač poskládaný ze 176 konzolí a připravený ke spuštění svých experimentů – žádné handrkování o místo nebo placení jiným vědcům, aby mohli spustit jeho simulace černých děr. Najednou mohl spouštět složité počítačové modely nebo vyhrávat soutěže v kryptografii za zlomek ceny typičtějšího superpočítače.

Přibližně ve stejné době měli podobné nápady i další výzkumníci. Skupina v Severní Karolíně postavila v roce 2007 také superpočítač PS3 a o několik let později začal ve Výzkumné laboratoři vzdušných sil v New Yorku počítačový vědec Mark Barnell pracovat na podobném projektu nazvaném Condor Cluster.

Načasování nebylo nejlepší. Barnellův tým navrhl projekt v roce 2009, právě když společnost Sony přecházela na úsporný systém PS3 slim, který na rozdíl od původního systému PS3 neměl možnost provozovat Linux. Po hackerském útoku společnost Sony dokonce vydala aktualizaci firmwaru, která ze stávajících systémů PS3 stáhla systém OpenOS, který umožňoval spouštět Linux. To ještě více ztížilo hledání použitelných konzolí. Letectvo muselo přesvědčit společnost Sony, aby mu prodala neaktualizované PS3, které společnost stahovala z regálů a které v té době ležely ve skladu u Chicaga. Trvalo to mnoho schůzek, ale nakonec letectvo získalo to, co hledalo, a v roce 2010 měl projekt svou velkou premiéru.

Cluster Condor, který běžel na více než 1 700 PS3 propojených pěti kilometry drátů, byl obrovský, zakrnělý jako Khannův projekt, a sloužil ke zpracování obrazu ze sledovacích dronů. V době své největší slávy byl 35. nejrychlejším superpočítačem na světě.

Ale nic z toho netrvalo dlouho. I v době, kdy tyto projekty vznikaly, superpočítače postupovaly kupředu a byly stále výkonnější. Současně se herní konzole zjednodušovaly, takže byly pro vědu méně užitečné. PlayStation 4 překonal původní PlayStation i Wii a přiblížil se pozici nejprodávanější konzole, kterou v současnosti drží PS2. Pro vědce však byla téměř nepoužitelná. Stejně jako předtím vydanou štíhlejší verzi PlayStation 3 nelze ani PS4 snadno proměnit v ozubené kolečko superpočítače. „Na PlayStation 4 není nic nového, je to jen obyčejný starý počítač,“ říká Khanna. „Nebyli jsme motivováni k tomu, abychom s PlayStation 4 něco dělali.“

Era superpočítačů PlayStation skončila.

Ten na UMass Dartmouth stále pracuje, bzučí životem v tom chladicím přepravním kontejneru v kampusu. Stroj na UMass Dartmouth je menší, než býval při svém maximálním výkonu, který činil asi 400 PlayStation 3. Jeho části byly vyříznuty a znovu použity. Některé stále pracují společně v menších superpočítačích na jiných školách, jiné se rozpadly nebo je ztratil čas. Khanna se od té doby snaží propojit menší a výkonnější zařízení do svého superpočítače nové generace. Říká, že zařízení Nvidia Shield, se kterými nyní pracuje, jsou asi 50krát výkonnější než již tak výkonný PS3.

Je to superklastr superkonzolí letectva, který měl nejhvězdnější posmrtný život. Když program zhruba před čtyřmi lety skončil, byly některé konzole darovány jiným programům, včetně programu Khanna. Mnoho starých konzolí však bylo rozprodáno jako staré zásoby a několik stovek jich získali lidé spolupracující s televizním seriálem Person of Interest. Konzole si odbyly svůj debut na stříbrném plátně v premiéře 5. série seriálu, kde hrály – počkejte si – superpočítač složený z PlayStation 3.

„Je to celé hollywoodské,“ řekl Barnell o scénáři, „ale hardware je vlastně naše vybavení.“

Oprava, 19:05 SELČ: Projekt superpočítače potřeboval původní PS3, nikoli PS3 Slim, protože společnost Sony v reakci na hackerské útoky z konzole odstranila podporu Linuxu – což později vedlo k urovnání hromadné žaloby. Tento článek původně uváděl, že to bylo proto, že PS3 Slim byla méně výkonná. Této chyby litujeme.