Xây dựng hạ tầng công nghệ cho thành phố số hóa

Các nhà khoa học Trường Đại học Bách khoa TPHCM đã đề xuất xây dựng trung tâm tính toán hiệu năng cao cấp quốc gia.

Thiết kế hạ tầng tính toán hiệu năng cao

PGS.TS Thoại Nam, Trường Đại học Bách khoa TPHCM cho biết, hiện nay lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence – AI) phát triển vượt bậc với giải pháp tiên tiến về học máy (Machine Learning – ML) và học sâu (Deep Learning – DL). Bài toán về AI trong ML và đặc biệt là DL cần một khối lượng tính toán rất lớn vì dựa trên mô hình mạng nơ-ron nhiều cấp.

Không chỉ riêng các ứng dụng khoa học, rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp đã và đang phát triển ngày càng lớn hơn, phức tạp hơn mà việc thực thi chúng trên các máy tính thông thường là không khả thi bởi các ràng buộc về thời gian, mà phải dùng hệ thống máy tính hiệu năng cao (HPC) có khả năng tính toán số học mạnh, đồng thời còn phải mạnh về xử lý dữ liệu lớn (Big Data).

Tính toán hiệu năng cao thúc đẩy quá trình nghiên cứu khoa học, đặc biệt là các lĩnh vực khoa học hiện đại như khoa học vũ trụ, khoa học sinh học phân tử, khoa học hạt nhân…

Việt Nam chưa có trung tâm siêu máy tính/tính toán hiệu năng cao ở cấp quốc gia. Đây là điều đáng lo khi mà các hệ thống tính toán mạnh và lưu trữ lớn kết hợp với hạ tầng mạng băng thông rộng được xem là hạ tầng thông tin quan trọng trong nền công nghiệp số.

Kết quả khảo sát các đơn vị, tổ chức, doanh nghiệp tại TPHCM của nhóm cho thấy, toàn thành phố có khoảng chưa đến 10 hệ thống với sức mạnh tính toán dưới 100 TFlops cho HPC (64bit) và dưới 1 PFlops cho AI (16bit).

Ngoài ra, khối viện – trường tuy đã đầu tư một số hệ thống tính toán hiệu năng cao nhưng hiện tại đều yếu, thậm chí có nhiều hệ thống máy tính mạnh nhưng rời rạc nên tính hiệu quả còn kém và không thể “giải” các bài toán lớn.

“Trong những năm qua, nhóm ứng dụng liên quan đến khoa học và kỹ thuật tính toán được phát triển mạnh với việc hình thành các trung tâm – phòng thí nghiệm về khoa học và kỹ thuật tính toán, trí tuệ nhân tạo ở nhiều lĩnh vực khác nhau trong cả nước.

Tuy nhiên, các nhóm này thường giải bài toán ở quy mô nhỏ và đôi khi chạy bài toán với kích thước lớn ở các hệ thống máy tính mạnh ở nước ngoài vì trong nước chưa có hệ thống máy tính đủ lớn”, PGS.TS Thoại Nam phân tích.

Đề xuất đầu tư trung tâm tính toán hiệu năng cao

PGS.TS Thoại Nam khẳng định: “Từ bài học của các nước phát triển, chúng ta cần phát triển một hạ tầng tính toán hiệu năng cao kết nối và chia sẻ cho người sử dụng đầu cuối.

Việc này giúp thành phố huy động được nguồn lực của nhiều đơn vị kể cả doanh nghiệp cùng tham gia đầu tư để giải quyết bài toán của của chính họ, đồng thời chia sẻ cũng như sử dụng nguồn lực của đơn vị khác khi có bài toán. Một hạ tầng tính toán hiệu năng cao kết nối và chia sẻ mang lại lợi ích cho tất cả các đơn vị cùng tham gia”.

Dựa trên kinh nghiệm phát triển hạ tầng tính toán của một số nước cũng như xu thế phát triển, hợp tác trên thế giới, nhóm các nhà khoa học tại Trường Đại học Bách khoa TPHCM gợi ý việc phát triển hạ tầng tính toán hiệu năng cao liên kết và chia sẻ ở TPHCM.

Giai đoạn 1 là xây dựng và phát triển hạ tầng tính toán hiệu năng cao liên kết và chia sẻ của Thành phố (lớp 2). Hạ tầng này không thể thành công nếu không có một trung tâm tính toán hiệu năng cao chủ lực đóng vai trò trung tâm kết nối (specialist hub) và đáp ứng nhu cầu khai thác tài nguyên của người sử dụng khi các nút tính toán ở lớp 3 quá tải hay không đủ năng lực tính toán.

TPHCM nên xem xét đầu tư một trung tâm tính toán hiệu năng cao xứng tầm để đảm trách vai trò này và phục vụ cho chương trình nghiên cứu phát triển trí tuệ nhân tạo, đô thị thông minh, chuyển đổi số…

Giai đoạn 2 là xây dựng, phát triển hạ tầng tính toán hiệu năng cao quốc gia và giai đoạn 3 là tham gia hạ tầng tính toán hiệu năng cao khu vực và quốc tế. Hiện tại trong khu vực thì Singapore, Thái Lan, Indonesia, Malaysia đang đẩy mạnh phát triển hạ tầng tính toán hiệu năng cao.

Các tổ chức liên kết học thuật về tính toán hiệu năng cao cũng hình thành. Do đó, việc hình thành một liên minh hạ tầng tính toán hiệu năng cao trong khu vực Đông Nam Á nói riêng và châu Á nói chung là tất yếu.

Nhóm nghiên cứu đề xuất TPHCM cần xem xét đầu tư một trung tâm tính toán hiệu năng cao có khả năng liên kết, chia sẻ nhằm nâng cao năng lực khoa học, kỹ thuật, giải quyết các bài toán lớn, phục vụ phát triển kinh tế, xã hội và các chương trình lớn như Nghiên cứu phát triển trí tuệ nhân tạo, Đô thị thông minh, Chuyển đổi số…

Theo PGS.TS Thoại Nam, xây dựng một hệ thống máy tính mạnh không chỉ đơn giản là mua sắm phần cứng mà cần một lộ trình từ thiết kế kiến trúc phần cứng và phần mềm, quy chế vận hành, tái đầu tư cho đến phát triển nhân lực vận hành, hỗ trợ khai thác hệ thống máy tính mạnh cũng như tập huấn cho người sử dụng.