Powstanie i upadek superkomputerów PlayStation

Dziesiątki konsol PlayStation 3 siedzą w chłodzonym kontenerze transportowym na kampusie Uniwersytetu Massachusetts Dartmouth, wysysając energię i badając astrofizykę. Jest to popularny przystanek dla wycieczek próbujących sprzedać szkołę potencjalnym studentom pierwszego roku i ich rodzicom, a także jedna z niewielu żywych spuścizn dziwnego naukowego rozdziału w historii PlayStation.

Te przysadziste pudełka, przycupnięte na systemach rozrywki lub pokryte kurzem z tyłu szafy, były kiedyś pożądane przez naukowców, którzy używali konsol do budowy superkomputerów. Dzięki stojakom z maszynami naukowcy nagle byli w stanie rozważać fizykę czarnych dziur, przetwarzać nagrania z dronów czy wygrywać konkursy kryptograficzne. Trwało to tylko kilka lat, zanim technologia poszła dalej, stając się mniejsza i bardziej wydajna. Ale przez ten krótki moment, niektóre z najpotężniejszych komputerów na świecie można było zhakować razem z kodem, drutem i konsolami do gier.

Badacze od lat kombinowali z pomysłem wykorzystania procesorów graficznych do zwiększenia mocy obliczeniowej. Chodziło o to, że ta sama moc, która umożliwiła renderowanie ponurej fabuły Shadow of the Colossus, była również zdolna do wykonywania ogromnych obliczeń – jeśli badacze mogliby skonfigurować maszyny w odpowiedni sposób. Jeśli mogli połączyć je razem, nagle te konsole czy komputery zaczęły być czymś więcej niż sumą swoich części. To był klaster obliczeniowy, i nie był on wyjątkowy dla PlayStations; wielu badaczy próbowało zaprzęgnąć komputery do pracy zespołowej, próbując skłonić je do rozwiązywania coraz bardziej skomplikowanych problemów.

Konsole do gier wkroczyły na scenę superkomputerów w 2002 roku, gdy Sony wypuściło zestaw o nazwie Linux dla PlayStation 2. „To uczyniło go dostępnym,” powiedział Craig Steffen. „Zbudowali mosty, dzięki którym można było napisać kod, a on by działał”. Steffen jest obecnie starszym pracownikiem naukowym w National Center for Supercomputing Applications (NCSA). W 2002 roku właśnie dołączył do grupy i rozpoczął pracę nad projektem, którego celem było kupienie kilku konsol PS2 i wykorzystanie zestawów linuksowych do połączenia ich (oraz ich centralnych jednostek obliczeniowych Emotion Engine) w coś przypominającego superkomputer.

Podłączyli od 60 do 70 konsol PlayStation 2, napisali trochę kodu i stworzyli bibliotekę. „Wszystko działało dobrze, ale nie rewelacyjnie” – powiedział Steffen. Były problemy techniczne z pamięcią – dwa konkretne błędy, nad którymi jego zespół nie miał kontroli.

„Za każdym razem, gdy to uruchamiałeś, powodowało to, że jądro maszyny, na której to uruchamiałeś, przechodziło w ten dziwny niestabilny stan i trzeba było ją zrestartować, co było uciążliwe”, powiedział Steffen.

Zamknęli projekt stosunkowo szybko i zajęli się innymi sprawami w NCSA. Steffen wciąż trzyma jedną ze starych PS2 na swoim biurku jako pamiątkę po programie.

Ale to nie tam przygody PlayStation z superkomputerami dobiegły końca. PS3 wkroczyło na scenę pod koniec 2006 roku z potężnym sprzętem i łatwiejszym sposobem ładowania Linuksa na urządzenia. Naukowcy nadal musieliby łączyć systemy razem, ale nagle mogli sobie wyobrazić połączenie wszystkich tych urządzeń w coś, co zmieniło reguły gry, a nie było tylko prototypem proof-of-concept.

To z pewnością wyobrażał sobie badacz czarnych dziur Gaurav Khanna na UMass Dartmouth. „Praca nad symulacją czarnych dziur nie przyciąga zbyt wielu funduszy, ponieważ nie ma zbyt dużego znaczenia dla społeczeństwa” – powiedział Khanna. 9141>

Pieniądze były ograniczone, a nawet coraz bardziej ograniczone. Khanna i jego koledzy urządzili więc burzę mózgów, próbując wymyślić rozwiązania. Jedna z osób z jego działu była zapalonym graczem i wspomniała o procesorze Cell w PS3, wyprodukowanym przez IBM. Podobny rodzaj chipu był używany do budowy zaawansowanych superkomputerów. „Więc w pewnym sensie zainteresowaliśmy się tym, wiesz, czy jest to coś interesującego, co moglibyśmy wykorzystać do prowadzenia nauki?” mówi Khanna.

Zainspirowany specyfikacją nowej maszyny Sony, astrofizyk zaczął skupować PS3 i budować swój własny superkomputer. Khanna potrzebował kilku miesięcy na ułożenie kodu i kolejnych miesięcy na doprowadzenie swojego programu do stanu używalności. Zaczął od ośmiu, ale zanim skończył, miał już własny superkomputer, poskładany ze 176 konsol i gotowy do przeprowadzania eksperymentów – bez konieczności konkurowania o miejsce czy płacenia innym naukowcom za przeprowadzanie symulacji czarnych dziur. Nagle mógł uruchamiać złożone modele komputerowe lub wygrywać konkursy kryptograficzne za ułamek kosztów bardziej typowego superkomputera.

Mniej więcej w tym samym czasie inni badacze wpadali na podobne pomysły. Grupa z Karoliny Północnej również zbudowała superkomputer PS3 w 2007 roku, a kilka lat później, w Air Force Research Laboratory w Nowym Jorku, informatyk Mark Barnell rozpoczął pracę nad podobnym projektem o nazwie Condor Cluster.

Czas nie był najlepszy. Zespół Barnella zaproponował projekt w 2009 roku, w momencie, gdy Sony przesuwało się w stronę odchudzonego PS3 slim, które nie miało możliwości uruchamiania Linuksa, w przeciwieństwie do oryginalnego PS3. Po włamaniu, Sony wydało nawet aktualizację firmware’u, która usunęła OpenOS, system umożliwiający uruchamianie Linuksa, z istniejących systemów PS3. To sprawiło, że znalezienie użytecznych konsol stało się jeszcze trudniejsze. Siły Powietrzne musiały przekonać Sony, by sprzedało im niezaktualizowane PS3, które firma ściągała z półek, a które w tym czasie leżały w magazynie pod Chicago. Zajęło to wiele spotkań, ale w końcu Siły Powietrzne dostały to, czego szukały, a w 2010 roku projekt miał swój wielki debiut.

Działający na ponad 1700 PS3, które były połączone pięcioma milami przewodów, Klaster Condor był ogromny, przyćmiewając projekt Khanny, i służył do przetwarzania obrazów z dronów obserwacyjnych. W czasach swojej świetności był to 35. najszybszy superkomputer na świecie.

Ale nic z tego nie trwało długo. Nawet gdy te projekty były budowane, superkomputery szły naprzód, stając się coraz potężniejsze. W tym samym czasie, konsole do gier upraszczały się, przez co stawały się mniej przydatne dla nauki. PlayStation 4 prześcignęło zarówno oryginalne PlayStation, jak i Wii, zbliżając się do statusu najlepiej sprzedającej się konsoli PS2. Ale dla naukowców była niemal bezużyteczna. Podobnie jak wcześniejsza, smuklejsza wersja PlayStation 3, PS4 nie da się łatwo zmienić w trybik superkomputera. „W PlayStation 4 nie ma nic nowego, to po prostu zwykły, stary komputer PC” – mówi Khanna. „Nie mieliśmy motywacji, by zrobić cokolwiek z PlayStation 4.”

Era superkomputera PlayStation dobiegła końca.

Ten w UMass Dartmouth wciąż działa, tętniąc życiem w kontenerze chłodniczym na terenie kampusu. Maszyna w UMass Dartmouth jest mniejsza niż kiedyś, gdy jej szczytowa moc wynosiła około 400 konsol PlayStation 3. Jej części zostały wycięte i ponownie wykorzystane. Niektóre z nich nadal pracują razem w mniejszych superkomputerach na innych uczelniach; inne uległy awarii lub zostały utracone przez czas. Od tego czasu Khanna próbuje połączyć mniejsze, bardziej wydajne urządzenia w superkomputer następnej generacji. Mówi, że urządzenia Nvidia Shield, z którymi teraz pracuje, są około 50 razy bardziej wydajne niż już wydajne PS3.

To superklaster superkonsoli Sił Powietrznych miał najbardziej gwiazdorskie życie pozagrobowe. Kiedy program zakończył się około cztery lata temu, niektóre konsole zostały przekazane innym programom, w tym programowi Khanny. Ale wiele ze starych konsol zostało sprzedanych jako stary inwentarz, a kilkaset zostało zgarniętych przez ludzi pracujących przy serialu „Person of Interest”. Konsole zadebiutowały na srebrnym ekranie w premierze 5. sezonu serialu, grając – czekajcie na to – superkomputer zbudowany z PlayStation 3.

„To wszystko Hollywood” – powiedział Barnell o scenariuszu – „ale sprzęt to tak naprawdę nasz sprzęt.”

Korekta, 7:05 PM ET: Projekty superkomputerowe wymagały oryginalnego PS3, a nie PS3 Slim, ponieważ Sony usunęło wsparcie dla Linuksa z konsoli w odpowiedzi na hacki – co później doprowadziło do ugody w sprawie pozwu zbiorowego. W artykule pierwotnie podano, że stało się tak, ponieważ PS3 Slim było mniej wydajne. Przepraszamy za ten błąd.