PlayStation-superdatorernas uppgång och fall

Dussintals PlayStation 3:or sitter i en kylda transportcontainer på University of Massachusetts Dartmouths campus och suger energi och undersöker astrofysik. Det är ett populärt stopp för rundturer där man försöker sälja in skolan till blivande förstaårsstudenter och deras föräldrar, och det är ett av de få levande arven från ett konstigt vetenskapligt kapitel i Playstations historia.

Dessa små lådor, som står på underhållningssystem eller dammtäckta längst bak i en garderob, var en gång i tiden eftertraktade av forskare som använde konsolerna för att bygga superdatorer. Med dessa rack av maskiner kunde forskarna plötsligt fundera över svarta håls fysik, bearbeta drönarbilder eller vinna kryptotävlingar. Det varade bara några år innan tekniken gick vidare och blev mindre och effektivare. Men för det korta ögonblicket kunde några av världens mest kraftfulla datorer hackas ihop med kod, tråd och spelkonsoler.

Forskare hade i flera år lekt med tanken på att använda grafikprocessorer för att öka sin datorkraft. Tanken är att samma kraft som gjorde det möjligt att återge Shadow of the Colossus’ dystra berättelser också kunde göra enorma beräkningar – om forskarna kunde konfigurera maskinerna på rätt sätt. Om de kunde koppla ihop dem med varandra började konsolerna eller datorerna plötsligt vara mycket mer än summan av sina delar. Detta var klusterberäkningar, och det var inte unikt för PlayStations; många forskare försökte utnyttja datorer för att arbeta i team och få dem att lösa allt mer komplicerade problem.

Spelkonsolerna gjorde entré på superdatorscenen 2002 när Sony släppte ett kit som kallades Linux för PlayStation 2. ”Det gjorde det tillgängligt”, säger Craig Steffen. ”De byggde broarna så att du kunde skriva koden och det skulle fungera.” Steffen är nu senior forskare vid National Center for Supercomputing Applications (NCSA). År 2002 hade han precis anslutit sig till gruppen och började arbeta på ett projekt med målet att köpa ett gäng PS2:or och använda Linux-kitarna för att koppla ihop dem (och deras Emotion Engine-centralenheter) till något som liknade en superdator.

De kopplade ihop mellan 60 och 70 PlayStation 2:or, skrev lite kod och byggde upp ett bibliotek. ”Det fungerade okej, det fungerade inte superbra”, säger Steffen. Det fanns tekniska problem med minnet – två specifika buggar som hans team inte hade någon kontroll över.

”Varje gång du körde den här saken orsakade det att kärnan på den maskin du körde den på gick in i ett konstigt instabilt tillstånd och den måste startas om, vilket var en pinsam sak”, sa Steffen.

De stängde ner projektet relativt snabbt och gick vidare till andra frågor vid NCSA. Steffen har fortfarande en av de gamla PS2:orna på sitt skrivbord som ett minne av programmet.

Men det var inte där som Playstations superdatoräventyr tog slut. PS3 kom in på scenen i slutet av 2006 med kraftfull hårdvara och ett enklare sätt att ladda Linux på enheterna. Forskarna behövde fortfarande koppla ihop systemen, men plötsligt var det möjligt för dem att föreställa sig att koppla ihop alla dessa enheter till något som skulle förändra spelet i stället för att bara vara en prototyp som bevisar konceptet.

Det var i alla fall vad forskaren om svarta hål Gaurav Khanna föreställde sig vid UMass Dartmouth. ”Att göra rena simuleringar av svarta hål lockar vanligtvis inte till sig särskilt mycket pengar, helt enkelt för att det inte har någon större relevans för samhället”, säger Khanna.

Pengarna var knappa, och de blev allt knappare. Så Khanna och hans kollegor brainstormade och försökte komma på lösningar. En av personerna på hans avdelning var en ivrig spelare och nämnde PS3:s Cell-processor, som tillverkades av IBM. En liknande typ av chip användes för att bygga avancerade superdatorer. ”Så vi blev lite intresserade av det, du vet, är det här något intressant som vi skulle kunna missbruka för att bedriva vetenskap?” Khanna säger.

Inspirerad av specifikationerna för Sonys nya maskin började astrofysikern köpa PS3:er och bygga sin egen superdator. Det tog Khanna flera månader att få koden i form och ytterligare månader att städa upp sitt program till en fungerande ordning. Han började med åtta stycken, men när han var klar hade han en egen superdator som han hade pusslat ihop av 176 konsoler och som var redo att köra sina experiment – utan att behöva slåss om plats eller betala andra forskare för att köra sina simuleringar av svarta hål. Plötsligt kunde han köra komplexa datormodeller eller vinna kryptotävlingar till en bråkdel av kostnaden för en mer typisk superdator.

Vid samma tid hade andra forskare liknande idéer. En grupp i North Carolina byggde också en PS3-superdator 2007, och några år senare, vid Air Force Research Laboratory i New York, började datavetaren Mark Barnell arbeta med ett liknande projekt kallat Condor Cluster.

Tidpunkten var inte bra. Barnells team föreslog projektet 2009, precis när Sony övergick till den nedbantade PS3 slim, som inte hade möjlighet att köra Linux, till skillnad från den ursprungliga PS3. Efter ett hack utfärdade Sony till och med en uppdatering av den fasta programvaran som tog bort OpenOS, det system som gjorde det möjligt för människor att köra Linux, från befintliga PS3-system. Det gjorde det ännu svårare att hitta användbara konsoler. Flygvapnet var tvunget att övertyga Sony om att sälja de ouppdaterade PS3:er som företaget tog bort från hyllorna och som vid tillfället stod i ett lager utanför Chicago. Det krävdes många möten, men så småningom fick flygvapnet vad de sökte, och 2010 hade projektet sin stora debut.

Condor Cluster, som kördes på mer än 1 700 PS3:er som var sammankopplade med åtta mils kablar, var enormt stort och överglänste Khannas projekt, och användes för att bearbeta bilder från övervakningsdrönare. Under sin storhetstid var det den 35:e snabbaste superdatorn i världen.

Men inget av detta varade länge. Även medan dessa projekt byggdes, gjorde superdatorer framsteg och blev kraftfullare. Samtidigt förenklades spelkonsolerna, vilket gjorde dem mindre användbara för vetenskapen. PlayStation 4 sålde mer än både det ursprungliga PlayStation och Wii och närmade sig den status som bästsäljare som för närvarande innehas av PS2. Men för forskare var den nästan oanvändbar. Precis som den smalare versionen av PlayStation 3 som släpptes före den kan PS4 inte enkelt förvandlas till en kugge i en superdatormaskin. ”Det finns inget nytt med PlayStation 4, det är bara en vanlig gammal dator”, säger Khanna. ”Vi var inte riktigt motiverade att göra något med PlayStation 4.”

Superdatorns era på PlayStation var över.

Den som finns på UMass Dartmouth fungerar fortfarande, och surrar av liv i den kylda fraktcontainern på campus. Maskinen på UMass Dartmouth är mindre än vad den brukade vara när den hade sin toppeffekt på cirka 400 PlayStation 3:or. Delar av den har skurits ut och använts på nytt. Vissa fungerar fortfarande tillsammans i mindre superdatorer på andra skolor, andra har gått sönder eller försvunnit med tiden. Khanna har sedan dess gått vidare med att försöka koppla ihop mindre, effektivare enheter till sin nästa generations superdator. Han säger att Nvidia Shield-enheterna som han arbetar med nu är ungefär 50 gånger effektivare än den redan effektiva PS3:an.

Det är flygvapnets superkluster av superkonsoler som hade det mest stjärnspäckade livet efteråt. När programmet avslutades för ungefär fyra år sedan donerades några konsoler till andra program, däribland Khannas. Men många av de gamla konsolerna såldes som gammalt inventarier, och några hundra snappades upp av personer som arbetar med tv-serien Person of Interest. I en ”ripped from the headlines”-manöver debuterade konsolerna på vita duken i premiären av säsong 5 av serien, där de spelade mot – vänta lite – en superdator gjord av PlayStation 3:or.

”Det är helt och hållet Hollywood”, säger Barnell om manuskriptet, ”men hårdvaran är faktiskt vår egen utrustning.”

Korrigering, 7:05 PM ET: Superdatorprojekt behövde den ursprungliga PS3, inte PS3 Slim, eftersom Sony hade tagit bort Linux-stödet från konsolen som svar på hackningar – vilket senare ledde till en förlikning i en grupptalan. I artikeln stod det ursprungligen att det berodde på att PS3 Slim var mindre kraftfull. Vi beklagar felet.