ThaiSC บริการ Supercomputer ผลักดันวิจัยเชิงลึก หนุนแก้ปัญหาวิกฤตประเทศ

เรื่องโดย ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.

โลกทุกวันนี้ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลขนาดใหญ่ หรือ big data องค์กรชั้นนำทั่วโลกต่างใช้เทคโนโลยีคำนวณในการวิเคราะห์ข้อมูลและจำลองแบบเพื่อการวิจัยและพัฒนางานที่มีความท้าทายสูง เพื่อทลายขีดจำกัดของกรอบงานเดิม ในบางกรณีสามารถลดเวลาในการพัฒนาผลิตภัณฑ์จาก 6 เดือนเหลือเพียง 2 สัปดาห์เท่านั้น อย่างไรก็ตามที่ผ่านมามีองค์กรเพียงส่วนน้อยที่วิจัยโดยใช้แบบจำลองที่แม่นยำสมจริง หรือนำ big data มาใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ เนื่องด้วยระบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (supercomputer) ที่ตอบโจทย์เหล่านี้ได้อย่างรวดเร็วด้วยเทคนิคการประมวลผลสมรรถนะสูง (High Performance Computing: HPC) มีราคาเครื่องสูงตั้งแต่หลักสิบล้านไปจนถึงหลักหมื่นล้านบาท อีกทั้งต้องมีผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางในการดูแลรักษาระบบ จึงเป็นการยากแก่การลงทุนเพื่อใช้งานในเฉพาะองค์กร

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เล็งเห็นถึงความสำคัญดังกล่าว และได้รับภารกิจในการยกระดับโครงสร้างพื้นฐานด้านการวิจัยและพัฒนาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรมของประเทศ (National S&T Infrastructure: NSTI) จึงได้จัดตั้ง “ศูนย์ทรัพยากรคอมพิวเตอร์เพื่อการคำนวณขั้นสูง (NSTDA Supercomputer Center: ThaiSC)” ขึ้นในปี พ.ศ. 2562 ภายในพื้นที่อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย สำหรับให้บริการทรัพยากรเพื่อการทำงานด้าน HPC แก่ภาครัฐและเอกชน มุ่งเสริมขีดความสามารถในการแข่งขันของประเทศ

ดร.มนัสชัย คุณาเศรษฐ หัวหน้าทีมวิจัยศูนย์ทรัพยากรคอมพิวเตอร์เพื่อการคำนวณขั้นสูง (ThaiSC) สวทช.

ดร.มนัสชัย คุณาเศรษฐ หัวหน้าทีมวิจัยศูนย์ทรัพยากรคอมพิวเตอร์เพื่อการคำนวณขั้นสูง (ThaiSC) สวทช. กล่าวว่า ThaiSC ได้ดำเนินงานให้บริการในเฟสแรกตั้งแต่ปี พ.ศ. 2562 โดยให้บริการ Supercomputer ระบบ TARA ที่มี CPU 4,320 cores, GPU NVIDIA V100 28 ยูนิต, high performance storage ขนาด 700 TB แก่บุคลากร สวทช. และนำร่องหน่วยงานภายนอกแล้วบางส่วน ที่ผ่านมามีผู้ใช้งานประมาณ 250-300 คนต่อปี ให้บริการไปแล้ว 55 ล้านชั่วโมงคำนวณ (core-hour) เทียบเท่ากับการใช้คอมพิวเตอร์ทั่วไปประมาณ 680 ปี และคาดว่าในปี พ.ศ. 2565 ThaiSC จะสามารถเปิดให้บริการเฟสที่สองแก่ภาครัฐและเอกชนทั่วประเทศ

Supercomputer

“โดยระบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่จะนำมาให้บริการในเฟสที่สองร่วมกับระบบ TARA คือ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์รุ่นที่ดีที่สุดของ Hewlett Packard Enterprise (HPE) หรือ “HPE Cray EX supercomputer” ที่ประกอบด้วย CPU รุ่นล่าสุดจาก AMD EPYCTM เจนเนอเรชันที่ 3 (Milan) จำนวน 496 CPUs/31,744 cores และมี 704 NVIDIA A100 GPU ที่ได้ประสิทธิภาพการประมวลผลในทางทฤษฎี (peak performance) ถึง 13 petaflop ซึ่งจะเป็นระบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพการคำนวณสูงสุดในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ จากการจัดอันดับประสิทธิภาพซูเปอร์คอมพิวเตอร์ โดย top500.org และมีขีดความสามารถการคำนวณที่สูงกว่าระบบคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงที่ สวทช.มีอยู่เดิม (ระบบ TARA) ถึง 30 เท่า และมีระบบจัดเก็บข้อมูลความเร็วสูงอย่าง Cray ClusterStor E1000 ที่มีความจุรวม 12 เพตะไบต์ (petabytes) เชื่อมต่อด้วย HPE Slingshot Interconnect ที่ความเร็ว 200 กิกะบิตต่อวินาที (Gbps) โดยระบบระบายความร้อนของซูเปอร์คอมพิวเตอร์เครื่องนี้จะใช้เป็นระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว (liquid cooling) ที่ให้ประสิทธิภาพในการใช้พลังงานไฟฟ้า (PUE) ที่ดีที่สุดอีกด้วย เทคโนโลยีใหม่นี้จึงมีประสิทธิภาพสูง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และช่วยลดการใช้พลังงานได้เป็นอย่างมาก”

ดร.มนัสชัย เสริมว่านอกจากการให้บริการทรัพยากรคอมพิวเตอร์แล้ว ThaiSC ยังมีทีมนักวิจัยและวิศวกรผู้เชี่ยวชาญทางด้านเทคโนโลยี HPC (HPC Application Specialist) ที่สามารถให้คำแนะนำเรื่องการใช้งานเทคโนโลยี HPC แก่ผู้ใช้บริการใน 4 ด้านหลัก คือ การคำนวณหรือประมวลผลทางด้านชีวสารสนเทศ (bioinformatics), วิศวกรรม, เคมี-ฟิสิกส์ และ AI (Artificial Intelligence) ขั้นสูง

ThaiSC ขับเคลื่อนตอบโจทย์การวิจัย 5 ด้าน

ดร.มนัสชัยอธิบายว่าจากข้อมูลการให้บริการในเฟสแรก ทำให้เห็นถึงแนวโน้มความต้องการใช้งานเทคโนโลยี HPC ของประเทศไทยใน 5 ด้านหลัก 1. ชีวสารสนเทศและการแพทย์ ที่ต้องจัดเก็บและวิเคราะห์ข้อมูลรหัสพันธุกรรมปริมาณมหาศาลของคน พืช สัตว์ และจุลินทรีย์ เพื่อนำข้อมูลที่ได้ไปใช้ต่อยอดในงานวิจัยหรือการพัฒนา อาทิ การพัฒนาระบบการแพทย์แม่นยำ และการยกระดับผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร เพื่อตอบสนองการพัฒนาเศรษฐกิจฐานชีวภาพตามโมเดลเศรษฐกิจบีซีจี (BCG Economy Model) ซึ่งเป็นวาระแห่งชาติในปัจจุบัน 2. เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ ที่ต้องใช้ระบบ HPC ในขั้นตอนการสอน (training) AI โมเดลที่มีความซับซ้อนและแม่นยำสูง โดยใช้ข้อมูลขนาดใหญ่ในการพัฒนา ก้าวข้ามการพัฒนาโมเดลขนาดเล็กสู่เทคโนโลยีและการประยุกต์ใช้ขั้นสูงที่มีประสิทธิภาพ เช่น digital twins, smart city, AI ด้านการแพทย์

“ด้านที่ 3. อุตสาหกรรมการผลิตที่เกี่ยวกับวัสดุศาสตร์ เคมีภัณฑ์ และสารสกัดจากธรรมชาติ ซึ่งจะมีการทำแบบจำลองในระดับอะตอมเพื่อคาดการณ์ลักษณะทางเคมีและชีวภาพ เช่น การพัฒนายา วัคซีน อุตสาหกรรมเคมีชีวภาพ แบตเตอรี่ และการพัฒนาวัสดุล้ำยุคต่างๆ 4. การทำแบบจำลอง (simulation) ในภาคอุตสาหกรรม เพื่อจำลองการทำงานหรือทดสอบประสิทธิภาพของระบบและผลิตภัณฑ์ เช่น การทดสอบประสิทธิภาพของยานยนต์ในด้านความเร็วและความปลอดภัย เพื่อลดการลงทุนสร้างต้นแบบเทคโนโลยี ช่วยลดระยะเวลาในการทดสอบ และสุดท้ายคือ 5. การใช้ประโยชน์เพื่อสังคม เช่น การคำนวณคาดการณ์สภาพอากาศ การจำลองภัยพิบัติ หรือคาดการณ์ระดับค่ามลพิษของประเทศ เพื่อแจ้งให้ประชาชนและหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้รับทราบสถานการณ์ที่จะเกิดขึ้นล่วงหน้า และสามารถรับมือกับเหตุการณ์ได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น”

ThaiSC แก้ปัญหาเร่งด่วนระดับชาติ

อีกหนึ่งเป้าหมายสำคัญในการให้บริการของ ThaiSC คือ การสนับสนุนการแก้ปัญหาระดับประเทศด้วยเครื่องมือสำหรับวิเคราะห์ปัญหาขนาดใหญ่ที่ต้องการการประมวลผลด้วยความรวดเร็วและแม่นยำสูง เพื่อนำไปสู่การตัดสินใจแก้ปัญหาได้อย่างทันท่วงที

ดร.มนัสชัย กล่าวว่า ตัวอย่างสำคัญ เช่น ในช่วงภาวะวิกฤตโรคโควิด 19 ระบาดในไทย ThaiSC ได้ให้การสนับสนุนการทำวิจัยแก่หน่วยงานวิจัยต่างๆ เพื่อรับมือกับปัญหา อาทิ การสนับสนุนจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยในการดำเนินโครงการคัดสรรสารออกฤทธิ์ต้านไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ 2019 ด้วยเทคนิคทางเคมีคำนวณขั้นสูง เพื่อใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในการคัดกรองสารออกฤทธิ์ที่มีอยู่ในยารักษาโรคที่มีการใช้งานอยู่เดิม ว่าสามารถนำมาใช้ในการยับยั้งการทำงานของไวรัส SARS-CoV-2 หรือไวรัสก่อโรคโควิด 19 ได้หรือไม่ เพื่อช่วยลดระยะเวลาในการผลิตยา (ขณะนั้นยังไม่มียารักษาโรคโควิด 19 ที่มีประสิทธิภาพ) และได้ให้บริการแก่กลุ่มวิจัย COVID-19 Network Investigations (CONI) ในการใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อการดำเนินโครงการถอดรหัสจีโนมไวรัสสายพันธุ์ SARS-CoV-2 ที่ระบาดในประเทศไทย โดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในการประมวลผลยืนยันสายพันธุ์ไวรัส SARS-CoV-2 ลดเวลาในการคำนวณจาก 1 สัปดาห์ เหลือเพียง 2 ชั่วโมง ทำให้สามารถส่งมอบข้อมูลสายพันธุ์ไวรัส SARS-CoV-2 ที่กำลังระบาดให้แก่หน่วยงานทางการแพทย์ สำหรับนำไปใช้ในการวางแผนรับมือการระบาดของโรคได้ทันการณ์

“ล่าสุด ThaiSC ยังได้ร่วมกับกรมควบคุมมลพิษในการดำเนินโครงการระบบการคาดการณ์สถานการณ์มลพิษทางอากาศ เพื่อใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในการคาดการณ์ปริมาณ PM_2.5 ซึ่งสามารถประมวลผลได้เร็วขึ้นถึง 15 เท่า จากเดิมใช้เวลาคำนวณ 11.5 ชั่วโมงต่อวัน ลดลงเหลือเพียง 45 นาทีต่อวัน ทำให้กรมควบคุมมลพิษสามารถคาดการณ์สถานการณ์ฝุ่น PM_2.5 ในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง อาทิ 9 จังหวัดในภาคเหนือของประเทศ กรุงเทพมหานคร และปริมณฑล ได้ล่วงหน้าถึง 3 วัน เพื่อให้หน่วยงานที่เกี่ยวข้องและประชาชนรับมือได้ทันต่อสถานการณ์”

ดร.มนัสชัย ทิ้งท้ายว่า นอกจากการให้บริการโครงสร้างพื้นฐานแก่คนไทยแล้ว ปัจจุบัน ThaiSC ยังเป็นจุดเชื่อมต่อระหว่างนานาชาติกับประเทศไทยในการสร้างความร่วมมือและเครือข่ายผู้เชี่ยวชาญด้านซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของโลก เช่น การร่วมกับตัวแทนจากชาติในภูมิภาคอาเซียน (ASEAN HPC Taskforce) เพื่อพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้าน HPC ในระดับภูมิภาค หรือการพัฒนาบุคลากร HPC ในภูมิภาคร่วมกับสหภาพยุโรป (EU) ผ่านกิจกรรม EU-ASEAN HPC School ที่ประเทศไทยเป็นเจ้าภาพเมื่อเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมา ซึ่งนอกจากจะส่งผลดีในด้านการยกระดับการทำวิจัยและพัฒนาของอาเซียนแล้ว ยังก่อให้เกิดความร่วมมือในการทำวิจัย การพัฒนากำลังคนด้าน HPC ของประเทศ และการแบ่งปันข้อมูลการทำวิจัยระหว่างประเทศ ซึ่งจะส่งผลดีต่อการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงในอนาคตอีกด้วย

ศูนย์ทรัพยากรคอมพิวเตอร์เพื่อการคำนวณขั้นสูง (ThaiSC) สวทช. มีแผนจะเปิดให้บริการแก่ผู้ใช้งานทั่วประเทศในปี พ.ศ. 2565 ผู้ที่สนใจสามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมและติดต่อขอใช้บริการได้ที่ https://thaisc.io/ หรืออีเมล thaisc@54.169.157.213 ศูนย์ ThaiSC มีความคาดหวังว่าจะได้สนับสนุนการก้าวข้ามขีดจำกัดการทำงานของคนไทย และมีส่วนในการช่วยยกระดับขีดความสามารถการแข่งขันของไทยสู่ระดับสากล