«ΔΑΙΔΑΛΟΣ» Ο Εθνικός Υπερυπολογιστής της Ελλάδας

Για σχεδόν μία δεκαετία, η ελληνική ερευνητική και ακαδημαϊκή κοινότητα στηρίχθηκε στον υπερυπολογιστή ARIS (Advanced Research Information System). Εγκατεστημένος το 2015 από την ΕΔΥΤΕ (GRNET) στο κτίριο του Υπουργείου Παιδείας, ο ARIS με υπολογιστική ισχύ 0.444 Petaflops (444 TFlops) αποτέλεσε το πρώτο σοβαρό βήμα της χώρας στην Υπολογιστική Υψηλών Επιδόσεων (HPC). Εξυπηρέτησε εκατοντάδες ερευνητικές ομάδες, υποστήριξε διδακτορικές διατριβές και συνέβαλε σε δημοσιεύσεις παγκόσμιου βεληνεκούς.

Ωστόσο, η ραγδαία έκρηξη της Τεχνητής Νοημοσύνης (Generative AI, Large Language Models) και η ανάγκη για προσομοιώσεις κλίμακας Petascale και Exascale κατέστησαν σαφές ότι η υποδομή του 2015 είχε εξαντλήσει τα τεχνικά και ενεργειακά της περιθώρια. Η Ελλάδα κινδύνευε να καταστεί υπολογιστικά εξαρτημένη από ξένες υποδομές cloud, με τεράστιο οικονομικό κόστος και απώλεια ψηφιακής κυριαρχίας.

Η Ευρωπαϊκή Σύμπραξη EuroHPC JU και το «Ελλάδα 2.0»

Η απάντηση δόθηκε μέσω της στρατηγικής ένταξης της Ελλάδας στην ευρωπαϊκή κοινοπραξία EuroHPC JU (European High-Performance Computing Joint Undertaking). Το EuroHPC JU δημιουργήθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή για να αναπτύξει ένα ολοκληρωμένο πανευρωπαϊκό οικοσύστημα υπερυπολογιστών παγκόσμιας κλάσης (όπως ο LUMI στη Φινλανδία, ο Leonardo στην Ιταλία και ο MareNostrum 5 στην Ισπανία).

Με συνολικό προϋπολογισμό που ανήλθε σε 58.900.000 ευρώ, το έργο του «ΔΑΙΔΑΛΟΥ» συγχρηματοδοτήθηκε κατά ένα μέρος από το Εθνικό Σχέδιο Ανάκαμψης και Ανθεκτικότητας «Ελλάδα 2.0» (NextGenerationEU) και κατά το υπόλοιπο από το EuroHPC JU. Φορέας υλοποίησης και λειτουργίας ορίστηκε η ΕΔΥΤΕ Α.Ε. (GRNET), υπό την αιγίδα του Υπουργείου Ψηφιακής Διακυβέρνησης.

Ο «ΔΑΙΔΑΛΟΣ» δεν είναι απλώς ένας ισχυρός υπολογιστής· είναι ένα τεχνολογικό θαύμα ολοκλήρωσης συστημάτων, βασισμένο στην κορυφαία πλατφόρμα HPE Cray EX254n της Hewlett Packard Enterprise. Πρόκειται για την ίδια βιομηχανική αρχιτεκτονική υγρής ψύξης που τροφοδοτεί τους ισχυρότερους exascale υπερυπολογιστές του πλανήτη (όπως ο Frontier και ο Aurora στις ΗΠΑ).

Το Δίκτυο Interconnect: HPE Slingshot-11

Σε ένα σύστημα 411.264 πυρήνων, η υπολογιστική ισχύς είναι άχρηστη εάν οι κόμβοι δεν μπορούν να επικοινωνήσουν αστραπιαία μεταξύ τους. Ο «ΔΑΙΔΑΛΟΣ» δεν χρησιμοποιεί παραδοσιακό Ethernet ούτε απλό InfiniBand, αλλά το HPE Slingshot-11:

• Ρυθμός Μεταφοράς 200 Gbps ανά θύρα: Εξαιρετικά χαμηλή υστέρηση (ultra-low latency sub-microsecond).
• Τοπολογία Dragonfly: Ελαχιστοποιεί τον αριθμό των ενδιάμεσων hops μεταξύ οποιωνδήποτε δύο κόμβων του υπερυπολογιστή, επιτρέποντας συμμετρική επικοινωνία σε χιλιάδες διεργασίες MPI.
• Hardware Congestion Control & Adaptive Routing: Το hardware ανιχνεύει σε πραγματικό χρόνο τις συμφορήσεις στο δίκτυο και αναδρομολογεί αυτόματα τα πακέτα μέσα σε νανοδευτερόλεπτα, εξαλείφοντας το φαινόμενο του "tail latency" που καταστρέφει την απόδοση της παράλληλης εκπαίδευσης AI.

Η Ιεραρχία Αποθήκευσης: Από το 1 PB NVMe στα 10+ PB Lustre

Η αποθήκευση στον ΔΑΙΔΑΛΟ έχει δομηθεί σε πολυεπίπεδη ιεραρχία (tiered storage architecture) για να εξυπηρετεί ταυτόχρονα ακραίες απαιτήσεις ταχύτητας και τεράστιο όγκο δεδομένων:

Μία από τις πιο συναρπαστικές πτυχές του έργου «ΔΑΙΔΑΛΟΣ» είναι η τοποθεσία και η περιβαλλοντική του φιλοσοφία. Αντί να κατασκευαστεί ένα αδιάφορο βιομηχανικό κτίριο από μπετόν, ο υπερυπολογιστής βρήκε τη στέγη του στο Τεχνολογικό Πολιτιστικό Πάρκο Λαυρίου (ΤΠΠΛ) του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (ΕΜΠ).

Η Επανάσταση του Direct Liquid Cooling (DLC)

Τα σύγχρονα συστήματα AI παράγουν κολοσσιαίες ποσότητες θερμότητας: κάθε rack του Cray EX μπορεί να καταναλώσει από 40 έως 100+ kW ηλεκτρικής ισχύος. Η παραδοσιακή ψύξη με αέρα (ανεμιστήρες και βιομηχανικά κλιματιστικά) είναι εξαιρετικά αναποτελεσματική και ενεργοβόρα.

Ο «ΔΑΙΔΑΛΟΣ» υιοθετεί 100% Άμεση Υγρή Ψύξη (Direct Liquid Cooling - DLC):

• Κλειστό Κύκλωμα Θερμού Νερού (~32°C): Ειδικές χάλκινες ψύκτρες (cold plates) εφάπτονται άμεσα στους επεξεργαστές GH200 και τις μνήμες HBM3e. Το απιονισμένο νερό εισέρχεται στους 32°C και εξέρχεται στους ~45°C, απορροφώντας πάνω από το 95% της εκλυόμενης θερμότητας χωρίς ανάγκη για ενεργοβόρα ψυκτικά μηχανήματα (chillers) στο μεγαλύτερο μέρος του έτους (Free Cooling).
• Εξαιρετικός Δείκτης PUE < 1.15: Ο δείκτης ενεργειακής αποδοτικότητας Power Usage Effectiveness (PUE) μετρά πόση επιπλέον ενέργεια χρειάζεται το κέντρο δεδομένων για ψύξη και υποδομές. Με PUE μικρότερο του 1.15, ο ΔΑΙΔΑΛΟΣ κατατάσσεται στην 23η θέση παγκοσμίως στη λίστα Green500, αποτελώντας υπόδειγμα οικολογικής υπερυπολογιστικής.
• Επαναχρησιμοποίηση Θερμότητας (Waste Heat Recovery): Η αποβαλλόμενη θερμότητα του υπερυπολογιστή δεν απελευθερώνεται άσκοπα στην ατμόσφαιρα. Μέσω εναλλακτών θερμότητας, τροφοδοτεί το δίκτυο τηλεθέρμανσης των γύρω κτιρίων και εργαστηρίων του Τεχνολογικού Πάρκου Λαυρίου, εκμηδενίζοντας τις ανάγκες θέρμανσης από ορυκτά καύσιμα.
• Τροφοδοσία από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ): Το σύστημα διασυνδέεται με φωτοβολταϊκά πάρκα και πράσινες πηγές ενέργειας, διασφαλίζοντας σχεδόν μηδενικό ανθρακικό αποτύπωμα (Near-Zero Carbon Footprint).

Στον κόσμο του High-Performance Computing, οι επιδόσεις δεν κρίνονται από θεωρητικές εκτιμήσεις αλλά από τυποποιημένα διεθνή benchmarks. Ο «ΔΑΙΔΑΛΟΣ» υποβλήθηκε στο απαιτητικό τεστ High-Performance Linpack (HPL), το οποίο επιλύει πυκνά συστήματα γραμμικών εξισώσεων διπλής ακρίβειας (FP64) αξιοποιώντας όλους τους διαθέσιμους κόμβους ταυτόχρονα.

Η Υπολογιστική Ισχύς AI (Half-Precision & FP8)

Ενώ το Linpack μετράται σε επιστημονική ακρίβεια 64-bit (FP64), η σύγχρονη Τεχνητή Νοημοσύνη και τα Μεγάλα Γλωσσικά Μοντέλα (LLMs) εκτελούνται κυρίως σε χαμηλότερη ακρίβεια: FP16, BF16 και FP8.

Χάρη στους Tensor Cores 4ης γενιάς των Hopper GPUs και το NVIDIA Transformer Engine, η υπολογιστική ισχύς του ΔΑΙΔΑΛΟΥ για φόρτους AI υπερβαίνει τα 2.5+ Exaflops (AI Exaflops)! Αυτό σημαίνει ότι εργασίες fine-tuning και pre-training μοντέλων που στον προκάτοχό του (ARIS) θα απαιτούσαν μήνες ή χρόνια, στον ΔΑΙΔΑΛΟ ολοκληρώνονται σε λίγες ώρες.

Η Ευρωπαϊκή Ένωση ανακοίνωσε στα τέλη του 2024 την πρωτοβουλία των AI Factories (Εργοστάσια Τεχνητής Νοημοσύνης), με στόχο να συνδέσει τους κορυφαίους υπερυπολογιστές της ηπείρου με τα ερευνητικά κέντρα, τα πανεπιστήμια και τις καινοτόμες νεοφυείς επιχειρήσεις (startups).

Η Ελλάδα κατέθεσε και κέρδισε την πρόταση για τη δημιουργία του AI Factory «PHAROS» (ΦΑΡΟΣ), με υπολογιστικό πυρήνα και ατμομηχανή τον υπερυπολογιστή ΔΑΙΔΑΛΟ.

Με το PHAROS, η Ελλάδα μετατρέπεται από απλός καταναλωτής ξένων τεχνολογιών τεχνητής νοημοσύνης σε δημιουργό και παραγωγό κυρίαρχων ευρωπαϊκών μοντέλων AI, προστατεύοντας παράλληλα την ιδιωτικότητα των πολιτών σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Κανονισμό για την Τεχνητή Νοημοσύνη (EU AI Act).

Ένας υπερυπολογιστής αξίζει όσο τα προβλήματα που μπορεί να επιλύσει. Ο «ΔΑΙΔΑΛΟΣ» έχει σχεδιαστεί για να αντιμετωπίσει τις μεγαλύτερες εθνικές και παγκόσμιες προκλήσεις μέσα από 6 στρατηγικούς επιστημονικούς πυλώνες:

Η διαχείριση ενός υπερυπολογιστή τέτοιας κλίμακας απαιτεί ένα εξελιγμένο λογισμικό περιβάλλον και αυστηρές αλλά δίκαιες πολιτικές κατανομής υπολογιστικού χρόνου.

Πώς Κατανέμεται ο Υπολογιστικός Χρόνος;

Οι υπολογιστικοί πόροι του ΔΑΙΔΑΛΟΥ διαμοιράζονται με διαφανείς διαδικασίες αξιολόγησης από ομοτίμους (peer-review):

Επιπλέον, υπάρχει ειδική πρόνοια Fast-Track Crisis Allocation: σε περιπτώσεις εθνικών καταστάσεων έκτακτης ανάγκης (όπως μεγάλες πυρκαγιές, σεισμοί ή πανδημίες), η Πολιτική Προστασία και οι αρμόδιοι φορείς μπορούν να δεσμεύσουν άμεσα υπολογιστικούς κόμβους για επείγουσες προσομοιώσεις.

Ο υπερυπολογιστής «ΔΑΙΔΑΛΟΣ» δεν είναι απλώς ένα τεχνολογικό επίτευγμα. Είναι μια βαθιά δήλωση αυτοπεποίθησης για το μέλλον της Ελλάδας. Για χρόνια, εκατοντάδες εξαιρετικοί Έλληνες επιστήμονες υπολογιστών, βιοπληροφορικοί, φυσικοί και μηχανικοί αναγκάζονταν να μεταναστεύσουν σε πανεπιστήμια των ΗΠΑ, της Γερμανίας ή της Ελβετίας, αναζητώντας πρόσβαση σε υπολογιστικές υποδομές αιχμής.

Με τον ΔΑΙΔΑΛΟ στο Λαύριο, η Ελλάδα προσφέρει πλέον μια υποδομή που συγκαταλέγεται στις 35 ισχυρότερες του πλανήτη. Ένας ερευνητής στο Μετσόβιο, στο ΑΠΘ, στο Πανεπιστήμιο Κρήτης ή στο ΙΤΕ έχει πλέον στα χέρια του την ίδια υπολογιστική δύναμη με τους συναδέλφους του στο MIT ή στο ETH Zurich.