Simulaatioilla syntyy menestystarinoita

Teollisuus hyödyntää kitsaasti supertietokoneita

Esimerkiksi laivan rakenteiden käyttäytymistä hyisessä syysmyrskyssä voidaan mallintaa supertietokoneiden avulla.

- Meillä teollisuus hyödyntää supertietokoneita aivan liian vähän. Esimerkiksi Ruotsissa ollaan paljon aktiivisempia. Volvo ja Saab tekevät törmäystestejä uusilla automalleilla jo ennen kuin niitä on valmistettu ensimmäistäkään kappaletta, tietotekniikkayhtiö Silicon Graphicsin asiakassuhteista vastaava johtaja Esko Horn toteaa.

Suomalaisyritysten hitaasta syttymisestä kertoo se, että teollisuushankkeiden osuus jää vaivaiseen pariin prosenttiin CSC - Tieteellisen laskennan 40 miljoonan markan liikevaihdosta. Opetusministeriön omistama CSC on Espoon Otaniemessä sijaitseva kansallinen supertietokonekeskus.

- Teollisuuden edustajien asenteissa on tiettyä konservatiivisuutta. Varsin yleisesti ajatellaan, että jos tähänkin asti ollaan pärjätty perinteisin keinoin, miksi ryhtyä hyödyntämään suurteholaskentaa, CSC:n kehityspäällikkö Jari Järvinen kuvaa tilannetta.

Asiantuntijat korostavat, että supertietokoneet säästävät runsaasti kustannuksia tuotekehityksessä, vaikka tarkkojen rahasummien esittäminen onkin hankalaa.

Säästöjen ohella luvassa on parempilaatuista tavaraa tuottavia koneita. Esimerkiksi Valmetin uuden paperikoneen suunnittelussa hyödynnettiin tietokonesimulaatioita, joiden ansiosta paperin laatu paranee ratkaisevasti.

- Kun Valmetin paperikone tekee parempaa jälkeä kuin kilpailijoiden paperikoneet, yhtiölle koituu merkittävää kilpailuetua. Samalla se pakottaa muut seuraamaan perässä, Esko Horn laskeskelee.

Simulaatioilla uusia menestystarinoita

Toistaiseksi supertietokoneisiin ovat tarttuneet meillä lähinnä muutamat Nokian, Valmetin ja Outokummun tapaiset suuret nimet sekä joukko nousevia huipputeknologian osaajia. Esimerkkinä tulevista menestystarinoista Teleman mainitsee espoolaisen Okmeticin.

Tällä piikiekkoja valmistavalla yrityksellä on Telemanin mukaan edellytykset kehittyä "uudeksi Nokiaksi".
- Okmetic pystyy supertietokoneen avulla kasvattamaan parempilaatuisia piikiteitä, Teleman kertoo.

Elektroniikkateollisuus käyttää piikiteistä tehtäviä kiekkoja mikropiirien valmistamiseen. Piikiteiden valmistuksessa supertietokoneiden hyödyt tulevat hyvin esiin. Puuha vaatii äärimmäistä tarkkuutta, sillä jos piikiekko levitettäisiin jalkapallokentän kokoiselle alalle, pinnan vaihtelu saisi olla korkeintaan 0,1 millimetriä.

Tosin supertietokoneiden hyödyt eivät rajoitu huipputeknologiatuotteiden valmistukseen. CSC:n laitteilla kehiteltiin taannoin karjanjalostusohjelma, joka perustuu eläinten geneettisten ominaisuuksien arviointiin.

Perustan muodostavat kantakortit, joihin on Suomessa kerätty yksittäisten lehmien ominaisuuksia sadan vuoden ajalta. Näistä tiedoista edetään jalostussuunnitelmaan.

- Periaatteessa kyseessä on maailman vanhin seuraleikki eli kuka on kenen kanssa. Tehtävä ei kuitenkaan ole yksinkertainen, koska tietokoneen täytyy ratkaista yhtälöitä, joissa on kymmeniä miljoonia tuntemattomia muuttujia , Teleman korostaa.

Supertietokoneet ovat korvaamattomia myös lääkesuunnittelussa. Biokemistit pystyvät suuren laskutehon omaavia koneita hyödyntäen seulomaan miljoonien molekyylien joukosta ehdokkaan tärkeäksi lääkeaineeksi.

Supertietokoneiden kehitys nopeaa

Vastaava teho saavutettaisiin, jos kaikki amerikkalaiset laskisivat taskulaskimillaan taukoamatta tunnin ajan.

Suomessa näin suuriin tehoihin ei ylletä, mutta tarpeetkin ovat hiukan toiset: meillä ei simuloida ydinräjähdyksiä. Kuitenkin CSC:n supertietokoneesta on korvaamatonta hyötyä kymmenissä poikkitieteellisissä sovelluskohteissa.

Koneella lasketaan esimerkiksi päivittäinen sääennustus Ilmatieteen laitokselle.

- Sääennusteiden todennäköisyys yhdelle päivälle on 99 prosenttia ja yhdeksälle päivälle 50 prosenttia. Parempi tarkkuus vaatisi lisäkapasiteettia. Tutkijat kaipaavatkin jatkuvasti yhä tehokkaampia koneita, Jari Järvinen toteaa.

Olle Teleman korostaakin, että kymmeniä miljoonia markkoja maksavat supertietokoneet vanhenevat nopeaa tahtia.

Kun koneiden muisti kymmenkertaistuu kolmessa vuodessa, uusia investointeja tarvitaan vähän väliä. CSC:n laskentakapasiteetti laajenee syksyn mittaan uuden laitteiston ansiosta. Paisuva keskusmuisti mahdollistaa entistä monimutkaisempien laskentatehtävien ratkaisemisen.

Lähinnä supertietokoneiden kalleuden vuoksi meillä on katsottu parhaaksi keskittää ohjelmistot ja palvelut yhteen paikkaan. CSC:n koneita voidaan kuitenkin etäkäyttää Funet-tietoverkon avulla.

Esimerkiksi Rovaniemellä toimiva tutkija pystyy simuloimaan siltarakenteen kestävyyttä CSC:n valmisohjelman avulla ja luomaan mallin omalle päätteelleen.

- Siinä vaiheessa kun supertietokoneella kehitelty tekniikka on valmis siirrettäväksi teollisuuteen, yhtiöt voivat jo hankkia varsin edullisesti yhtä tehokkaan koneen kuin kehitystyön alkuvaiheessa käytetty supertietokone, Esko Horn toteaa.

STT-IA
9.10.1998