PlayStation-supercomputernes opkomst og fald

Dobbelte PlayStation 3’ere står i en kølecontainer på University of Massachusetts Dartmouths campus og suger energi og undersøger astrofysik. Det er et populært stop på rundvisninger, hvor man forsøger at sælge skolen til kommende førsteårsstuderende og deres forældre, og det er en af de få levende arvinger fra et underligt videnskabeligt kapitel i PlayStation’s historie.

Disse små kasser, der står på underholdningssystemer eller ligger støvet bag i et skab, var engang eftertragtede af forskere, der brugte konsollerne til at bygge supercomputere. Med de mange maskiner var forskerne pludselig i stand til at overveje fysikken i sorte huller, behandle droneoptagelser eller vinde kryptografikonkurrencer. Det varede kun et par år, før teknologien gik videre og blev mindre og mere effektiv. Men i det korte øjeblik kunne nogle af verdens mest kraftfulde computere hackes sammen med kode, kabel og spillekonsoller.

Forskere havde i årevis rodet med tanken om at bruge grafikprocessorer til at øge deres regnekraft. Tanken er, at den samme kraft, der gjorde det muligt at gengive Shadow of the Colossus’ dystre historiefortælling, også var i stand til at foretage enorme beregninger – hvis forskerne kunne konfigurere maskinerne på den rigtige måde. Hvis de kunne forbinde dem sammen, begyndte disse konsoller eller computere pludselig at være langt mere end summen af deres dele. Dette var cluster computing, og det var ikke unikt for PlayStations; masser af forskere forsøgte at udnytte computere til at arbejde som et team og forsøge at få dem til at løse stadig mere komplicerede problemer.

Spillekonsollerne trådte ind på supercomputer-scenen i 2002, da Sony udgav et kit kaldet Linux til PlayStation 2. “Det gjorde det tilgængeligt,” sagde Craig Steffen. “De byggede broerne, så man kunne skrive koden, og så ville det virke.” Steffen er nu seniorforsker ved National Center for Supercomputing Applications (NCSA). I 2002 var han lige blevet medlem af gruppen og begyndte at arbejde på et projekt med det formål at købe en masse PS2’er og bruge Linux-sættene til at koble dem (og deres Emotion Engine-centralprocessorenheder) sammen til noget, der lignede en supercomputer.

De koblede mellem 60 og 70 PlayStation 2’er sammen, skrev noget kode og byggede et bibliotek op. “Det fungerede okay, det fungerede ikke supergodt,” sagde Steffen. Der var tekniske problemer med hukommelsen – to specifikke fejl, som hans hold ikke havde nogen kontrol over.

“Hver gang du kørte denne tingest, fik det kernen på den maskine, du kørte den på, til at gå ind i denne underlige ustabile tilstand, og den skulle genstartes, hvilket var en dårlig ting,” sagde Steffen.

De lukkede projektet relativt hurtigt ned og gik videre med andre spørgsmål på NCSA. Steffen har stadig en af de gamle PS2’er på sit skrivebord som et minde om programmet.

Men det var ikke her, at PlayStation’s supercomputereventyr mødte sin ende. PS3 trådte ind på scenen i slutningen af 2006 med kraftfuld hardware og en nemmere måde at indlæse Linux på enhederne på. Forskerne skulle stadig forbinde systemerne sammen, men pludselig var det muligt for dem at forestille sig at forbinde alle disse enheder til noget, der kunne ændre spillet i stedet for blot at være en proof-of-concept-prototype.

Det var i hvert fald, hvad forskeren i sorte huller, Gaurav Khanna, forestillede sig på UMass Dartmouth. “At lave rent periodesimuleringsarbejde om sorte huller tiltrækker ikke rigtig typisk en masse finansiering, det er bare fordi det ikke har for stor relevans for samfundet,” sagde Khanna.

Penge var knappe, og de blev strammere og strammere. Så Khanna og hans kolleger lavede brainstorming og forsøgte at finde på løsninger. En af folkene i hans afdeling var en ivrig gamer og nævnte PS3’s Cell-processor, som blev fremstillet af IBM. En lignende slags chip blev brugt til at bygge avancerede supercomputere. “Så vi blev lidt interesserede i det, du ved, er det noget interessant, som vi kunne misbruge til at lave videnskab?” Khanna siger.

Inspireret af specifikationerne på Sonys nye maskine begyndte astrofysikeren at købe PS3’er og bygge sin egen supercomputer. Det tog Khanna flere måneder at få koden i form og flere måneder mere at rense sit program op til en fungerende orden. Han startede med otte, men da han var færdig, havde han sin egen supercomputer, der var sat sammen af 176 konsoller og klar til at køre sine eksperimenter – uden at skulle kæmpe om plads eller betale andre forskere for at køre sine simuleringer af sorte huller. Pludselig kunne han køre komplekse computermodeller eller vinde kryptografikonkurrencer til en brøkdel af prisen for en mere typisk supercomputer.

På samme tid fik andre forskere lignende idéer. En gruppe i North Carolina byggede også en PS3-supercomputer i 2007, og et par år senere begyndte datalog Mark Barnell på Air Force Research Laboratory i New York at arbejde på et lignende projekt kaldet Condor Cluster.

Den timing var ikke god. Barnells team foreslog projektet i 2009, netop som Sony var ved at gå over til den slankede PS3 slim, som ikke havde mulighed for at køre Linux i modsætning til den oprindelige PS3. Efter et hackerangreb udsendte Sony endda en firmwareopdatering, der fjernede OpenOS, det system, der gjorde det muligt for folk at køre Linux, fra eksisterende PS3-systemer. Det gjorde det endnu sværere at finde brugbare konsoller. Luftvåbnet måtte overtale Sony til at sælge de uopdaterede PS3’er, som virksomheden trak fra hylderne, og som på det tidspunkt stod på et lager uden for Chicago. Det tog mange møder, men til sidst fik luftvåbnet, hvad det søgte, og i 2010 havde projektet sin store debut.

Den Condor Cluster, der kørte på mere end 1.700 PS3’er, der var forbundet af otte kilometer ledning, var enorm og overgik Khannas projekt, og den blev brugt til at behandle billeder fra overvågningsdroner. I sin storhedstid var den den 35. hurtigste supercomputer i verden.

Men intet af dette varede længe. Selv mens disse projekter blev bygget, gjorde supercomputere fremskridt og blev mere kraftfulde. Samtidig blev spillekonsoller forenklet, hvilket gjorde dem mindre nyttige for videnskaben. PlayStation 4 solgte mere end både den oprindelige PlayStation og Wii og nærmede sig den status som den bedst sælgende konsol, som PS2 i øjeblikket havde. Men for forskere var den næsten ubrugelig. Ligesom den slankere version af PlayStation 3, der blev udgivet før den, kan PS4 ikke let omdannes til et tandhjul til en supercomputermaskine. “Der er intet nyt ved PlayStation 4, det er bare en almindelig gammel pc,” siger Khanna. “Vi var ikke rigtig motiveret til at gøre noget med PlayStation 4.”

Eraen med PlayStation-supercomputeren var forbi.

Den på UMass Dartmouth arbejder stadig og summer af liv i den nedkølede skibscontainer på campus. UMass Dartmouth-maskinen er mindre, end den plejede at være, da den havde sin maksimale effekt på omkring 400 PlayStation 3’ere. Dele af den er blevet skåret ud og genanvendt. Nogle af dem arbejder stadig sammen i mindre supercomputere på andre skoler, mens andre er gået i stykker eller er gået tabt for tiden. Khanna er siden gået videre med at forsøge at sammenkoble mindre, mere effektive enheder til sin næste generation af supercomputer. Han siger, at de Nvidia Shield-enheder, han arbejder med nu, er omkring 50 gange mere effektive end den allerede effektive PS3.

Det er luftvåbnets supercluster af superkonsoller, der har haft det mest stjernespækkede efterliv. Da programmet sluttede for omkring fire år siden, blev nogle konsoller doneret til andre programmer, herunder Khannas. Men mange af de gamle konsoller blev solgt som gammelt inventar, og et par hundrede blev opkøbt af folk, der arbejder med tv-serien Person of Interest. I en ripped-from-the-headlines-manøvre fik konsollerne deres debut på det store lærred i seriens sæson 5 premiere, hvor de spillede – vent på det – en supercomputer lavet af PlayStation 3’ere.

“Det er alt sammen Hollywood,” sagde Barnell om manuskriptet, “men hardwaren er faktisk vores udstyr.”

Korrektion, 19:05 PM ET: Supercomputerprojekter havde brug for den originale PS3, ikke PS3 Slim, fordi Sony havde fjernet Linux-understøttelse fra konsollen som reaktion på hacks – hvilket senere førte til et forlig i forbindelse med et gruppesøgsmål. I denne artikel stod der oprindeligt, at det var fordi PS3 Slim var mindre kraftfuld. Vi beklager fejlen.