A PlayStation szuperszámítógépek felemelkedése és bukása

A Massachusetts Dartmouth-i Egyetem kampuszán egy hűtőkonténerben több tucat PlayStation 3 ül, energiát szívva és asztrofizikai kutatásokat végezve. Ez az iskola népszerű állomása a leendő elsőéves hallgatóknak és szüleiknek eladni próbáló túráknak, és a PlayStation történetének egy furcsa tudományos fejezetének kevés élő örökségének egyike.

Azokat a zömök dobozokat, amelyek a szórakoztató rendszereken gubbasztanak vagy egy szekrény mélyén porosodnak, egykor a kutatók áhították, akik a konzolokat szuperszámítógépek építésére használták. A rack gépekkel a tudósok hirtelen képesek voltak a fekete lyukak fizikáján elmélkedni, drónok felvételeit feldolgozni vagy kriptográfiai versenyeket nyerni. Ez csak néhány évig tartott, mielőtt a technológia továbblépett, kisebbé és hatékonyabbá vált. De arra a rövid pillanatra a világ legerősebb számítógépei közül néhányat kóddal, drótokkal és játékkonzolokkal lehetett meghekkelni.

A kutatók már évek óta játszadoztak azzal az ötlettel, hogy grafikus processzorokkal növeljék a számítási teljesítményt. Az elképzelés szerint ugyanaz az erő, amely lehetővé tette a Shadow of the Colossus komor történetmesélésének megjelenítését, hatalmas számítások elvégzésére is képes – ha a kutatók megfelelően konfigurálják a gépeket. Ha össze tudták őket kapcsolni, hirtelen ezek a konzolok vagy számítógépek sokkal többé váltak, mint részeik összege. Ez volt a klaszterszámítás, és ez nem csak a PlayStationökre volt jellemző; rengeteg kutató próbálta a számítógépeket csapatmunkára bírni, és egyre bonyolultabb problémák megoldására rávenni őket.

A játékkonzolok 2002-ben léptek be a szuperszámítógépek világába, amikor a Sony kiadta a Linux nevű készletet a PlayStation 2 számára. “Ez tette elérhetővé” – mondta Craig Steffen. “Megépítették a hidakat, így meg lehetett írni a kódot, és működött”. Steffen ma a National Center for Supercomputing Applications (NCSA) vezető kutatója. 2002-ben éppen akkor csatlakozott a csoporthoz, és elkezdett dolgozni egy projekten, amelynek célja az volt, hogy vásároljanak egy csomó PS2-t, és a Linux-készletek segítségével összekapcsolják őket (és az Emotion Engine központi feldolgozóegységeket) valami szuperszámítógéphez hasonlóvá.

60-70 PlayStation 2-t kapcsoltak össze, írtak némi kódot, és kiépítettek egy könyvtárat. “Jól működött, nem működött szuper jól” – mondta Steffen. Voltak technikai problémák a memóriával – két konkrét hiba, amire a csapatának nem volt ráhatása.

“Minden alkalommal, amikor futtattad ezt a dolgot, a kernel a gépen, amelyen futtattad, furcsa, instabil állapotba került, és újra kellett indítani, ami nagyon kellemetlen volt” – mondta Steffen.

Viszonylag gyorsan leállították a projektet, és más kérdésekkel foglalkoztak az NCSA-nál. Steffen még mindig az asztalán tartja az egyik régi PS2-t a program emlékére.

De a PlayStation szuperszámítógépes kalandjai nem itt értek véget. A PS3 2006 végén lépett színre, nagy teljesítményű hardverrel és a Linux egyszerűbb feltöltésének lehetőségével az eszközökre. A kutatóknak még mindig össze kellett kapcsolniuk a rendszereket, de hirtelen elképzelhetővé vált számukra, hogy az összes ilyen eszközt összekapcsolják valamivé, ami megváltoztatja a játékot, nem pedig csak egy koncepció prototípusa.

Az UMass Dartmouthban Gaurav Khanna, a fekete lyukak kutatója minden bizonnyal ezt képzelte el. “A fekete lyukakkal kapcsolatos tisztán időszaki szimulációs munka nem igazán vonzza jellemzően a finanszírozást, egyszerűen azért, mert nincs túl sok jelentősége a társadalom számára” – mondta Khanna.

A pénz szűkös volt, és egyre szűkösebb lett. Khanna és kollégái tehát ötleteltek, és próbáltak megoldásokat kitalálni. Az egyik munkatársa lelkes játékos volt, és megemlítette a PS3 Cell processzorát, amelyet az IBM gyártott. Hasonló típusú chipet használtak fejlett szuperszámítógépek építéséhez. “Szóval elkezdtünk érdeklődni iránta, tudod, ez valami érdekes dolog, amit vissza tudnánk használni a tudományhoz.” Khanna azt mondja.

A Sony új gépének adatain felbuzdulva az asztrofizikus elkezdte felvásárolni a PS3-akat, és saját szuperszámítógépet építeni. Khannának több hónapba telt, amíg a kódot formába hozta, és még több hónapba, amíg a programját működőképes állapotba hozta. Nyolccal kezdte, de mire elkészült, már 176 konzolból összerakott saját szuperszámítógépe volt, amely készen állt a kísérletei futtatására – nem kellett helyet zsokéznia, vagy más kutatóknak fizetnie, hogy futtassák a fekete lyukak szimulációit. Hirtelen összetett számítógépes modelleket futtathatott vagy kriptográfiai versenyeket nyerhetett egy tipikus szuperszámítógép költségének töredékéért.

Ezzel egy időben más kutatóknak is hasonló ötletei támadtak. Egy észak-karolinai csoport 2007-ben szintén épített egy PS3 szuperszámítógépet, néhány évvel később pedig a New York-i Air Force Research Laboratory-ban Mark Barnell informatikus kezdett el dolgozni egy hasonló, Condor Cluster nevű projekten.

Az időzítés nem volt túl jó. Barnell csapata 2009-ben javasolta a projektet, éppen akkor, amikor a Sony a lecsökkentett PS3 slim felé mozdult el, amely az eredeti PS3-mal ellentétben nem volt képes Linux futtatására. Egy hackert követően a Sony még egy firmware-frissítést is kiadott, amely kivonta az OpenOS-t, a Linux futtatását lehetővé tevő rendszert a meglévő PS3-rendszerekből. Ez még nehezebbé tette a használható konzolok megtalálását. A légierőnek meg kellett győznie a Sony-t, hogy adja el neki a nem frissített PS3-akat, amelyeket a vállalat a polcokról vett le, és amelyek akkoriban egy Chicago melletti raktárban álltak. Sok találkozóra volt szükség, de végül a légierő megkapta, amit keresett, és 2010-ben a projekt nagy debütálását tartotta.

A Condor Cluster több mint 1700 PS3-on futott, amelyeket öt mérföldnyi vezeték kötött össze, és hatalmas volt, eltörpült Khanna projektje mellett, és a megfigyelő drónokról készült képek feldolgozására használták. Fénykorában ez volt a világ 35. leggyorsabb szuperszámítógépe.

De mindez nem tartott sokáig. Miközben ezek a projektek épültek, a szuperszámítógépek is fejlődtek, egyre nagyobb teljesítményűek lettek. Ezzel egyidejűleg a játékkonzolok egyszerűsödtek, így kevésbé voltak hasznosak a tudomány számára. A PlayStation 4 túladta az eredeti PlayStationt és a Wii-t is, és megközelítette a PS2 jelenlegi eladási csúcsát. A kutatók számára azonban szinte használhatatlan volt. Akárcsak az előtte megjelent PlayStation 3 karcsúbb változatát, a PS4-et sem lehet egykönnyen egy szuperszámítógép fogaskerekévé alakítani. “Semmi újdonság nincs a PlayStation 4-ben, ez csak egy közönséges régi PC” – mondja Khanna. “Nem igazán voltunk motiválva, hogy bármit is csináljunk a PlayStation 4-gyel.”

A PlayStation szuperszámítógépek kora lejárt.

Az UMass Dartmouthban lévő még mindig működik, és zümmög az élettől abban a hűtőkonténerben a campuson. Az UMass Dartmouth-i gép kisebb, mint amekkora a csúcsteljesítménye volt, körülbelül 400 PlayStation 3-mal. Egyes részeit kivágták és újrahasznosították. Egyesek még mindig együtt dolgoznak más iskolák kisebb szuperszámítógépeiben; mások elromlottak vagy elvesztek az idő múlásával. Khanna azóta áttért arra, hogy kisebb, hatékonyabb eszközöket próbáljon összekapcsolni a következő generációs szuperszámítógépében. Azt mondja, hogy az Nvidia Shield eszközök, amelyekkel most dolgozik, körülbelül 50-szer hatékonyabbak, mint a már hatékony PS3.

A légierő szuperkonzolokból álló szuperklaszterének volt a legcsillogóbb utóélete. Amikor a program körülbelül négy évvel ezelőtt véget ért, néhány konzolt más programoknak adományoztak, köztük Khannának is. A régi konzolok közül azonban sokat eladtak régi árukészletként, néhány százat pedig a Person of Interest című tévésorozat munkatársai kaparintottak meg. A konzolok a címlapoktól elrugaszkodva debütáltak a képernyőn a sorozat 5. évadának premierjében, ahol – várjunk csak – egy PlayStation 3-ból készült szuperszámítógépet játszottak.

“Az egész hollywoodi” – mondta Barnell a forgatókönyvről, “de a hardver valójában a mi felszerelésünk.”

Korrekció, 19:05 ET: A szuperszámítógép-projekteknek az eredeti PS3-ra volt szükségük, nem pedig a PS3 Slim-re, mivel a Sony a hackelésekre válaszul – amelyek később egy csoportos peres megegyezéshez vezettek – eltávolította a Linux-támogatást a konzolról. A cikk eredetileg azt írta, hogy azért, mert a PS3 Slim kisebb teljesítményű volt. Sajnáljuk a hibát.