L’ascesa e la caduta dei supercomputer PlayStation

Decine di PlayStation 3 siedono in un container refrigerato nel campus dell’Università del Massachusetts Dartmouth, assorbendo energia e studiando astrofisica. È una tappa popolare per i tour che cercano di vendere la scuola ai futuri studenti del primo anno e ai loro genitori, ed è una delle poche eredità viventi di uno strano capitolo scientifico nella storia della PlayStation.

Queste scatole tozze, ammassate sui sistemi di intrattenimento o coperte di polvere nel retro di un armadio, una volta erano ambite dai ricercatori che usavano le console per costruire supercomputer. Con le rastrelliere di macchine, gli scienziati erano improvvisamente in grado di contemplare la fisica dei buchi neri, elaborare i filmati dei droni o vincere le gare di crittografia. È durato solo pochi anni prima che la tecnologia andasse avanti, diventando più piccola e più efficiente. Ma per quel breve momento, alcuni dei computer più potenti del mondo potevano essere hackerati con codice, filo e console di gioco.

I ricercatori hanno pasticciato per anni con l’idea di usare processori grafici per aumentare la potenza di calcolo. L’idea è che la stessa potenza che ha reso possibile il rendering della cupa narrazione di Shadow of the Colossus era anche in grado di fare calcoli enormi – se i ricercatori potevano configurare le macchine nel modo giusto. Se potevano collegarle insieme, improvvisamente, quelle console o computer iniziavano ad essere molto più della somma delle loro parti. Questo era il cluster computing, e non era unico per le PlayStation; un sacco di ricercatori stavano cercando di sfruttare i computer per lavorare come una squadra, cercando di farli risolvere problemi sempre più complicati.

Le console di gioco sono entrate sulla scena del supercomputing nel 2002 quando Sony ha rilasciato un kit chiamato Linux per la PlayStation 2. “Lo ha reso accessibile”, ha detto Craig Steffen. “Hanno costruito i ponti, in modo che si potesse scrivere il codice, e avrebbe funzionato”. Steffen è ora un ricercatore senior al National Center for Supercomputing Applications (NCSA). Nel 2002, si era appena unito al gruppo e ha iniziato a lavorare su un progetto con l’obiettivo di comprare un mucchio di PS2 e usare i kit Linux per collegarle (e le loro unità di elaborazione centrale Emotion Engine) insieme in qualcosa di simile a un supercomputer.

Hanno collegato tra 60 e 70 PlayStation 2, scritto del codice e costruito una libreria. “Ha funzionato bene, non ha funzionato superbamente bene”, ha detto Steffen. C’erano problemi tecnici con la memoria – due bug specifici su cui la sua squadra non aveva controllo.

“Ogni volta che si eseguiva questa cosa, faceva sì che il kernel della macchina su cui si eseguiva entrasse in questo strano stato instabile e doveva essere riavviato, il che era una seccatura”, ha detto Steffen.

Hanno chiuso il progetto relativamente in fretta e sono passati ad altre questioni alla NCSA. Steffen tiene ancora una delle vecchie PS2 sulla sua scrivania come ricordo del programma.

Ma non è qui che le avventure di supercalcolo della PlayStation hanno incontrato la loro fine. La PS3 è entrata in scena alla fine del 2006 con un hardware potente e un modo più semplice per caricare Linux sui dispositivi. I ricercatori avrebbero ancora bisogno di collegare i sistemi insieme, ma improvvisamente, era possibile per loro immaginare di collegare tutti quei dispositivi in qualcosa che era un cambiamento di gioco invece di un semplice prototipo di prova di concetto.

Questo è certamente ciò che il ricercatore di buchi neri Gaurav Khanna stava immaginando alla UMass Dartmouth. “Fare un lavoro di pura simulazione di periodo sui buchi neri non attrae tipicamente molti finanziamenti, solo perché non ha molta rilevanza per la società”, ha detto Khanna.

I soldi erano pochi, e stavano diventando sempre più pochi. Così Khanna e i suoi colleghi stavano facendo brainstorming, cercando di pensare a soluzioni. Una delle persone del suo dipartimento era un appassionato giocatore e menzionò il processore Cell della PS3, che era prodotto da IBM. Un tipo di chip simile veniva usato per costruire supercomputer avanzati. “Così ci siamo interessati, sapete, è qualcosa di interessante che potremmo usare in modo improprio per fare scienza? dice Khanna.

Inspirato dalle specifiche della nuova macchina della Sony, l’astrofisico ha iniziato a comprare PS3 e a costruire il proprio supercomputer. Khanna ha impiegato diversi mesi per mettere in forma il codice e altri mesi per ripulire il suo programma in modo da renderlo funzionante. Ha iniziato con otto, ma quando ha finito, aveva il suo supercomputer, messo insieme da 176 console e pronto per eseguire i suoi esperimenti – senza lottare per lo spazio o pagare altri ricercatori per eseguire le sue simulazioni di buchi neri. Improvvisamente, poteva eseguire modelli informatici complessi o vincere gare di crittografia a una frazione del costo di un supercomputer più tipico.

All’incirca nello stesso periodo, altri ricercatori avevano idee simili. Un gruppo in North Carolina ha anche costruito un supercomputer PS3 nel 2007, e qualche anno dopo, all’Air Force Research Laboratory di New York, l’informatico Mark Barnell ha iniziato a lavorare su un progetto simile chiamato Condor Cluster.

Il tempismo non era dei migliori. Il team di Barnell ha proposto il progetto nel 2009, proprio mentre Sony stava passando alla PS3 slim, che non aveva la capacità di eseguire Linux, a differenza della PS3 originale. Dopo un hacking, Sony ha anche rilasciato un aggiornamento del firmware che ha tolto OpenOS, il sistema che permetteva alle persone di eseguire Linux, dai sistemi PS3 esistenti. Questo ha reso ancora più difficile trovare console utili. L’Air Force ha dovuto convincere Sony a vendere le PS3 non aggiornate che l’azienda stava tirando fuori dagli scaffali, che, al momento, erano seduti in un magazzino fuori Chicago. Ci sono voluti molti incontri, ma alla fine, l’Air Force ha ottenuto quello che stava cercando, e nel 2010, il progetto ha avuto il suo grande debutto.

Funzionando su più di 1.700 PS3 che erano collegate da cinque miglia di filo, il Condor Cluster era enorme, nano del progetto di Khanna, e veniva utilizzato per elaborare le immagini dai droni di sorveglianza. Durante il suo periodo d’oro, era il 35° supercomputer più veloce del mondo.

Ma niente di tutto questo durò a lungo. Anche mentre questi progetti venivano costruiti, i supercomputer avanzavano, diventando più potenti. Allo stesso tempo, le console di gioco si stavano semplificando, rendendole meno utili alla scienza. La PlayStation 4 ha superato sia la PlayStation originale che la Wii, avvicinandosi allo status di best-seller attualmente detenuto dalla PS2. Ma per i ricercatori, era quasi inutile. Come la versione più sottile della PlayStation 3 uscita prima di lei, la PS4 non può essere facilmente trasformata in un ingranaggio per una macchina di supercalcolo. “Non c’è niente di nuovo nella PlayStation 4, è solo un normale vecchio PC”, dice Khanna. “Non eravamo davvero motivati a fare qualcosa con la PlayStation 4.”

L’era del supercomputer PlayStation era finita.

Quello della UMass Dartmouth sta ancora lavorando, ronzando di vita in quel container refrigerato nel campus. La macchina dell’UMass Dartmouth è più piccola di quanto non fosse alla sua potenza massima di circa 400 PlayStation 3. Alcune parti sono state tagliate e riutilizzate. Alcune stanno ancora lavorando insieme in supercomputer più piccoli in altre scuole; altre si sono rotte o sono state perse nel tempo. Khanna è passato a cercare di collegare dispositivi più piccoli ed efficienti nel suo supercomputer di prossima generazione. Dice che i dispositivi Nvidia Shield con cui sta lavorando ora sono circa 50 volte più efficienti della già efficiente PS3.

È il supercluster di super console dell’Air Force che ha avuto la vita più stellare. Quando il programma si è concluso circa quattro anni fa, alcune console sono state donate ad altri programmi, compreso quello di Khanna. Ma molte delle vecchie console sono state vendute come vecchio inventario, e alcune centinaia sono state accaparrate da persone che lavorano con lo show televisivo Person of Interest. In una mossa strappata dai titoli dei giornali, le console hanno fatto il loro debutto sul grande schermo nella prima stagione 5 dello show, interpretando – aspettate – un supercomputer fatto di PlayStation 3.

“È tutto Hollywood”, ha detto Barnell della sceneggiatura, “ma l’hardware è in realtà la nostra attrezzatura.”

Correzione, 7:05 PM ET: I progetti di supercomputer avevano bisogno della PS3 originale, non della PS3 Slim, perché Sony aveva rimosso il supporto Linux dalla console in risposta agli hack – che poi hanno portato ad un accordo di class action. Questo articolo originariamente affermava che era perché la PS3 Slim era meno potente. Ci scusiamo per l’errore.