Staat van de Unie: Commissie doet voorstel voor nieuwe verordening voor de gemeenschappelijke onderneming Europese high-performance computing - vragen en antwoorden - Hoofdinhoud
Wat is high-performance computing (HPC)?
High-performance computing (HPC) of supercomputing staat voor computersystemen met extreem grote rekenkracht die zeer complexe en veeleisende problemen kunnen oplossen.
Supercomputers van wereldklasse kunnen nu meer dan 1015 bewerkingen per seconde uitvoeren (petaschaalprestaties) en de meest geavanceerde systemen halen 10 17 bewerkingen (pre-exaschaalprestaties). Vanaf 2022 zal de volgende generatie (exaschaal) meer dan een miljard miljard (10 18) bewerking per seconde uitvoeren. Dat is vergelijkbaar met de rekenkracht van alle mobiele telefoons in de EU bij elkaar.
Waarom is dit voorstel voor een verordening nodig, twee jaar na de oprichting van de gemeenschappelijke onderneming EuroHPC?
De gemeenschappelijke onderneming Europese high-performance computing (EuroHPC) werd opgericht in 2018 en zou aanvankelijk tot 2026 lopen, overeenkomstig de operationele levensduur van de eerste, in 2019-2020 aangeschafte HPC-systemen. Het belangrijkste deel van de financiering komt uit de huidige langetermijnbegroting van de EU (meerjarig financieel kader of MFK) die tot eind 2020 loopt.
Het is essentieel dat er nieuwe middelen uit de programma's Horizon Europa, Digitaal Europa en Connecting Europe Facility voor de komende tien jaar komen, zodat er nieuwe, steeds krachtigere HPC-systemen en (binnenkort) kwantumcomputersystemen kunnen worden opgezet en er na 2020 nieuwe onderzoeks- en innovatie-acties kunnen worden ondernomen. De voorgestelde nieuwe verordening haakt in op de recente brede sociaal-economische en technologische ontwikkelingen en de evolutie van de behoeften van eindgebruikers die van invloed zijn op de ontwikkeling van HPC in de EU en wereldwijd, alsmede op de politieke prioriteiten van de EU voor 2020-2025. De herziening biedt de gelegenheid om de missie van EuroHPC te actualiseren, rekening houdend met deze ontwikkelingen en de ervaring die is opgedaan met de huidige activiteiten.
Wat verandert er door de voorgestelde nieuwe verordening?
De voorgestelde nieuwe verordening legt een ambitieuze doelstelling en een budget van 8 miljard euro vast voor EuroHPC, waardoor de EU voortrekker blijft op het gebied van supercomputers. Dit budget voor 2021-2033 komt uit een EU-investering van 3,5 miljard euro uit de volgende MFK-programma's, een investering voor hetzelfde bedrag door de landen die lid zijn van de gemeenschappelijke onderneming (EU-lidstaten en andere betrokken landen) en 1 miljard euro aan investeringen (in natura en geldelijk) door de particuliere leden van EuroHPC.
Het oorspronkelijke budget voor de gemeenschappelijke onderneming was ongeveer 1,1 miljard euro voor de periode 2018-2020, met een EU-bijdrage van 536 miljoen euro uit het huidige MFK (2014-2020). De rest kwam van de deelnemende landen. Particuliere leden zorgden voor nog eens 422 miljoen euro aan bijdragen in natura.
Met het nieuwe, ambitieuze budget van 8 miljard euro maakt EuroHPC het volgende mogelijk:
-
-HPC- en data-infrastructuur van wereldklasse op exaschaal en post-exaschaal ontwikkelen, inzetten, uitbreiden en in stand houden, ten behoeve van belangrijke wetenschappelijke, industriële en sociale toepassingen;
-
-kwantumcomputing- en kwantumsimulatie-infrastructuur ontwikkelen en uitrollen die geïntegreerd is in de HPC-infrastructuur;
-
-high-performance- en kwantumcomputingvoorzieningen bundelen en deze toegankelijk maken voor gebruikers in heel Europa;
-
-het gebruik van supercomputers uitbreiden en algemeen toegankelijk maken voor uiteenlopende gebruikers uit de wetenschap en de industrie, bijv. door kmo's te helpen met HPC innovatieve businesscases te ontwikkelen en hen opleidingsmogelijkheden en kritische vaardigheden te bieden;
-
-veilige cloudgebaseerde HPC-diensten aanbieden aan een reeks publieke en particuliere gebruikers, met inbegrip van de Europese publieke dataruimte, zoals uiteengezet in de Europese datastrategie 2020;
-
-technologieën en toepassingen ontwikkelen ter ondersteuning van een concurrerend supercomputerecosysteem, groene computing ontwikkelen en de synergieën van HPC met AI, big data en cloudtechnologieën benutten.
Hoe wordt ervoor gezorgd dat gebruikers in heel Europa toegang krijgen?
EuroHPC zal beschikbare Europese supercomputing- en kwantumcomputingvoorzieningen toegankelijk maken voor alle soorten gebruikers in de hele Europese Unie, ongeacht hun locatie. De voornaamste gebruikers van de EuroHPC-computers zullen uit de sector onderzoek en wetenschap komen. Het doel is ook publieke en industriële gebruikers toegang te geven, en met name kleine en middelgrote ondernemingen die zelf niet over de middelen beschikken om van deze nieuwe technologieën te profiteren.
EuroHPC zal de toegangstijd tot haar 8 nieuwe supercomputingcentra in verhouding tot het financieringsniveau beheren (50 % voor pre-exaschaalsystemen en tot 35 % voor petaschaalsystemen).
De toewijzing van toegangstijd voor de supercomputers van de gemeenschappelijke onderneming moet gratis zijn voor publieke gebruikers. Het moet ook gratis zijn voor particuliere gebruikers voor toepassingen in verband met onderzoeks- en innovatieactiviteiten die door de programma's Horizon Europa of Digitaal Europa worden gefinancierd, en voor particuliere innovatieactiviteiten van kmo's, indien van toepassing. De toewijzing van toegangstijd moet in de eerste plaats gebaseerd zijn op periodieke, collegiaal getoetste open oproepen waaraan alle in aanmerking komende Europese gebruikers kunnen deelnemen. Aan de hand van die oproepen zal EuroHPC zorgen voor een evenwichtige en passende toewijzing van HPC-voorzieningen aan de hele gemeenschap van gebruikers.
In nood- en crisissituaties en voor initiatieven van strategisch belang voor de EU, waaronder Bestemming aarde, het Human Brain Project, het initiatief “1+ Million Genomes” en de gemeenschappelijke Europese dataruimten, dus activiteiten in het algemeen belang, wordt toegang verleend zonder oproep tot het indienen van blijken van belangstelling.
Hoe kan HPC worden gebruikt om het coronavirus te bestrijden?
HPC is van groot belang bij de bestrijding van de wereldwijde coronapandemie. Het helpt het traject van de verspreiding van infecties te voorspellen, de besluitvorming over inperkingsmaatregelen te ondersteunen door middel van scenario's en simulaties, en zorgt voor aanzienlijk snellere ontwikkeling van behandelingen en evaluatie van post-epidemische scenario's.
Een voorbeeld hiervan is het project Exscalate4CoV. Via intensief gebruik van HPC en met steun van biologische instituten, onderzoekscentra en farmaceutische bedrijven wordt de doeltreffendheid van meer dan 500 miljard geneesmiddelenmoleculen tegen virale COVID-19-eiwitten geanalyseerd. Met klassieke computers zou het analyseren van één molecuul maanden duren, maar de HPC-simulatie doet dat in 50 milliseconden. In juni heeft het door de EU gefinancierde consortium Exscalate4CoV bekendgemaakt dat raloxifeen, een reeds geregistreerd generiek geneesmiddel dat wordt gebruikt voor de behandeling van osteoporose, een doeltreffende behandeling zou kunnen zijn voor COVID-19-patiënten bij wie de besmetting licht symptomatisch verloopt. Dit geneesmiddel is nu klaar voor klinische proeven. Het project blijft doorgaan met werk aan andere veelbelovende moleculen.
De Commissie werkt samen met leden van PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) en zet Europese supercomputers van wereldklasse in ten bate van een urgente/prioritaire toegangsregeling voor op COVID-19 gericht computeronderzoek. Onderzoekers krijgen daartoe toegang tot HPC en databronnen. Andere initiatieven (bv. BioExcel en CompBioMed) gebruiken HPC om de oorsprong en structuur van het SARS-CoV-2-genoom te analyseren, de verspreiding van het virus binnen gemeenschappen te bestuderen en de interactie met menselijke cellen te onderzoeken, en de ontwikkeling van vaccins te versnellen door virusproteïnen te identificeren die immuniteit stimuleren.https://bioexcel.eu/
Hoe kan HPC onze samenleving, industrie en wetenschap helpen?
HPC is van essentieel belang voor de ondersteuning van de digitale transformatie van onze samenleving en economie en draagt bij tot de digitalisering van industriële sectoren die samen goed zijn voor ongeveer 53 % van het bbp van de EU. HPC is de drijvende kracht achter de digitalisering die voordelen voor burgers en bedrijven in de EU oplevert. HPC zit momenteel achter meer dan 800 wetenschappelijke, industriële en publieke toepassingen die een rol spelen bij het verbeteren van de levenskwaliteit, het versterken van het industriële concurrentievermogen en het bevorderen van de wetenschap.
Maatschappij: HPC-toepassingen zijn een strategisch hulpmiddel om inzicht te krijgen in onze voortdurend veranderende wereld en om mondiale uitdagingen om te zetten in innovatiemogelijkheden voor groei en banen. HPC kan worden gebruikt om chemische reacties te simuleren, neurologische aandoeningen te begrijpen en precisiebehandelingen te ontwikkelen, het gedrag van de oceanen te monitoren, het weer veel nauwkeuriger te voorspellen en inzicht te krijgen in de ontwikkeling van de hulpbronnen van de aarde. HPC is ook van cruciaal belang voor de ontwikkeling van autonome voertuigen die grote hoeveelheden gegevens genereren en gebruiken om hun geografische positie, de toestand van de weg en het voertuig, het comfort van de passagiers en de veiligheid voortdurend te analyseren. HPC is van essentieel belang voor het waarborgen van duurzame landbouw en om simulaties van plantengroei mogelijk te maken die bijdragen tot robuustere en productievere gewasvariëteiten. Het is ook van vitaal belang voor de nationale veiligheid, defensie en de soevereiniteit, aangezien supercomputers worden gebruikt om de cyberbeveiliging te verbeteren en cybercriminaliteit te bestrijden, met name bij de bescherming van kritieke infrastructuur.
Industrie: HPC helpt bij innovatie in onder meer de automobiel-, ruimtevaart-, hernieuwbare-energie- en gezondheidssector. Dit stelt bedrijven in staat om over te gaan tot hoogwaardigere producten en diensten, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor nieuwe industriële toepassingen, variërend van veiligere en groenere voertuigen tot gepersonaliseerde geneeskunde. Dankzij het gebruik van HPC-toepassingen via de cloud kunnen kmo's zonder de nodige financiële middelen gemakkelijker investeren in vaardigheden binnen het bedrijf om betere producten en diensten te ontwikkelen en te produceren.
Wetenschap: HPC-toepassingen en -infrastructuur zijn van essentieel belang voor meer inzicht binnen een breed scala aan wetenschappelijke gebieden, en er zijn talloze HPC-toepassingen in de wetenschap. Veel recente doorbraken zouden onmogelijk zijn zonder toegang tot de meest geavanceerde supercomputers, zoals de Nobelprijzen voor chemie in 2013 (supercomputers werden gebruikt om krachtige computerprogramma's en software te ontwikkelen om complexe chemische processen te begrijpen en voorspellen) en natuurkunde in 2017 (supercomputers maakten complexe berekeningen om tot dat moment theoretische zwaartekrachtgolven te detecteren).
Wat hebben HPC en kwantumcomputing met elkaar te maken?
De voorgestelde nieuwe verordening zal de Commissie in staat stellen te investeren in de bouw van hybride computers die elementen van kwantum- en klassieke computers combineren.
Kwantumcomputing is gebaseerd op kwantumbits, waardoor we miljoenen mogelijkheden parallel kunnen berekenen in plaats van één voor één zoals bij standaardcomputers. Deze nieuwe hybride machines zullen het beste van de twee complementaire technologieën gebruiken, waarbij kwantumprocessoren fungeren als versnellers voor een aantal supercomputers van EuroHPC. Zelfs voordat het volledige potentieel van kwantumcomputers wordt gerealiseerd, zal het mogelijk zijn om bewerkingen uit te voeren (bv. optimaliseringsproblemen in de logistiek en de planning) waartoe supercomputers momenteel niet in staat zijn.
Wat hebben HPC en kunstmatige intelligentie met elkaar te maken?
Door HPC-computers gegenereerde simulaties leveren enorme hoeveelheden data op. AI-technieken kunnen helpen om die te verwerken, te organiseren en te begrijpen. AI kan worden gebruikt om complexe HPC-simulaties aan te sturen, waardoor ze sneller, nauwkeuriger en zelfverbeterend worden. HPC kan op zijn beurt worden gebruikt om de beslissingen van AI toe te lichten, te begrijpen en te verbeteren.
Is HPC in overeenstemming met de doelstellingen van de Green Deal?
EuroHPC bepaalt nu al het tempo van de wereldwijde ontwikkeling van energiezuinige technologieën voor HPC die ruimer kunnen worden toegepast, waardoor de koolstofvoetafdruk van ICT-oplossingen, zoals energiezuinige processoren en versnellers, wordt verkleind. Groenere computing moet prioriteit krijgen bij energie-efficiënte supercomputers en datacentra, bijvoorbeeld door gebruik te maken van dynamische energiebesparings- en hergebruiktechnieken, zoals geavanceerde koeling en recycling van geproduceerde warmte.
Op grotere schaal is HPC een strategisch hulpmiddel voor beleidsmakers om vooruitgang te boeken in de richting van de doelstellingen van de Green Deal, dankzij op HPC gebaseerde simulaties en toepassingen die de middelen bieden om efficiënte oplossingen te ontwerpen en ecologische uitdagingen om te zetten in kansen voor sociale innovatie en economische groei.
Wat hebben HPC en de gemeenschappelijke Europese dataruimten met elkaar te maken?
Het volume van de wereldwijd geproduceerde gegevens groeit snel, van 33 zettabyte (1 zettabyte = 1 biljoen gigabyte) in 2018 tot naar verwachting 175 zettabyte in 2025. Data zijn van vitaal belang voor de economische ontwikkeling: ze staan aan de basis van allerlei nieuwe producten en diensten, een hogere productiviteit en een efficiënter grondstoffengebruik in alle sectoren van de economie, met meer gepersonaliseerde producten en diensten, beter beleid en betere overheidsdiensten.
Passende rekenkracht is dan ook van cruciaal belang voor de verwerking en analyse van het groeiende volume aan data en voor het optimaal benutten daarvan ten behoeve van burgers, bedrijven, onderzoekers en overheden.
HPC zal van essentieel belang zijn voor de totstandbrenging van de negen sectorale gemeenschappelijke Europese dataruimten die de basis vormen voor een eengemaakte markt voor data en die publieke, industriële en wetenschappelijke toepassingen in het belang van burgers en bedrijven stimuleren.
Wie zijn momenteel lid van de gemeenschappelijke onderneming EuroHPC?
De huidige leden van EuroHPC zijn de EU (vertegenwoordigd door de Commissie), 32 deelnemende staten (26 lidstaten en 6 landen die betrokken zijn bij Horizon 2020)[1] en twee particuliere leden: de European Technology Platform for High Performance Computing Association (ETP4HPC) en de Big Data Value Association (BDVA). De gemeenschappelijke onderneming steunt ook op samenwerking met belangrijke Europese actoren zoals PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) en GEANT (het pan-Europese hogesnelheidsnetwerk voor onderzoek en onderwijs).
Wat zijn momenteel de belangrijkste activiteiten van EuroHPC?
EuroHPC ondersteunt momenteel twee hoofdactiviteiten:
-
-Aankoop van acht nieuwe HPC-systemen van wereldklasse via een gezamenlijke investering van 830 miljoen euro door de EU en de deelnemende landen. Het gaat om drie pre-exaschaalsystemen en vijf petaschaalsystemen. Deze supercomputers zullen begin 2021 operationeel zijn en ervoor zorgen dat de beschikbare rekenkracht op Europees niveau acht keer zo groot wordt. Gebruikers uit de wetenschap en industrie en publieke gebruikers zullen daar baat bij hebben.
-
-Financiering van onderzoeks- en innovatieacties voor de ontwikkeling van een zeer concurrerend en innovatief HPC-ecosysteem in de EU dat de hele waardeketen bestrijkt, gaande van energiezuinige processoren, algoritmen, toepassingen en diensten tot vaardigheden voor het tijdperk van HPC van de volgende generatie. De gemeenschappelijke onderneming heeft een bedrag van 185 miljoen euro uitgetrokken (in de periode 2019-2020 door de deelnemende landen aan te vullen met een vergelijkbaar bedrag) om deze acties te ondersteunen en het leiderschap, de technologische autonomie en het innovatiepotentieel van de EU te versterken.
Meer informatie
Persbericht: Commissie zet ambitie naar leiderschap in supercomputing kracht bij
Factsheet over de gemeenschappelijke onderneming Europese high-performance computing
Website van de gemeenschappelijke onderneming EuroHPC
Toespraak over de Staat van de Unie
Persbericht over de belangrijkste initiatieven van de Staat van de Unie 2020
Speciale webpagina over de Staat van de Unie 2020
[1] 26 lidstaten (Oostenrijk, België, Bulgarije, Kroatië, Cyprus, Tsjechië, Denemarken, Estland, Finland, Frankrijk, Duitsland, Griekenland, Hongarije, Ierland, Italië, Letland, Litouwen, Luxemburg, Nederlands, Polen, Portugal, Roemenië, Slowakije, Slovenië, Spanje en Zweden) plus 6 betrokken landen (IJsland, Montenegro, Noord-Macedonië, Noorwegen, Zwitserland en Turkije).