تعمل جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية «كاوست» بالتعاون مع جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، لبناء جسر حوسبة عالي الأداء يعبر شرق المملكة إلى غربها. وهذه المسيرة العميقة التي بدأت عام 2017، حين قدم خبراء المختبر الرئيسي للحوسبة الفائقة في «كاوست»، المساعدة لجامعة الملك فهد للبترول والمعادن في تحسين قدرات الحوسبة عالية الأداء، من خلال تقديم التدريب والاستشارات واستخدام ساعات «شاهين2» الأساسية، في عدد من مشاريع الجامعة.

خدمة الحوسبة الفائقة

ففي يناير2017، تواصل الدكتور عبدالعزيز الكعبي، عميد كلية هندسة البترول وعلوم الأرض في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، مع المسؤولين في كاوست ومختبر الحوسبة الفائقة فيها، للحصول على معلومات بشأن الحوسبة الفائقة وساعات شاهين 2 الأساسية. وحينها لم يكن لدى جامعة الملك فهد للبترول والمعادن سوى جهاز كمبيوتر عنقودي صغير في ذلك الوقت، وهو ما لم يكن كافياً لمتطلبات الحوسبة الفائقة المتزايدة.

ومنذ لك الوقت حتى الآن، تلقى 14 مشروعاً من مشاريع جامعة الملك فهد للبترول والمعادن التي يقودها أعضاء هيئة التدريس، أكثر من 30 مليون ساعة عمل أساسية من شاهين2. وتتنوع المشاريع في نطاقها، بدءاً من علوم الأرض (بما في ذلك دراسات تغيير قابلية تبلل خزانات الكربونات ودراسة دور البوليمرات في تعزيز استخلاص النفط)، وصولاً إلى الكيمياء الحاسوبية وعلوم المواد للدراسات حول تثبيط تآكل الفولاذ الطري.

ويقول الدكتور صابر فقي، كبير علماء الحاسبات في مختبر الحوسبة الفائقة في كاوست: «نشهد زيادة سريعة في عدد أعضاء هيئة تدريس جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، الذين يستخدمون شاهين2، بدءاً من ثلاثة أعضاء في العام 2017 إلى سبعة أعضاء في العام 2019، حتى وصل العدد الحالي إلى 14 عضواً. لقد طلبت جامعة الملك فهد للبترول والمعادن المزيد من موارد الحوسبة من كاوست، مثل 20 مليون ساعة أساسية إضافية سنوياً، وهو رقم قد يصل إلى 50 مليوناً سنوياً، لتلبية طلباتها المتزايدة لخدمة مشاريعها الضخمة والمعقدة».

فيما يشير الباحث ماسيج أولشويك، مدير أنظمة الحوسبة الفائقة في المختبر إلى أن «شاهين يعدّ ثروة وطنية. ويسعدني دعم أبحاث جامعة الملك فهد للبترول والمعادن من خلال توفير موارد الحوسبة ومشاركة الخبرات في عمليات النظام».

الخبرات العلمية المتقدمة

واستعادة لتاريخ العلاقة تم في فبراير 2018 اتصال بين الدكتور عبد العزيز الكعبي بمسؤولي مختبر الحوسية الفائقة للاستعانة بخبرتهم في شراء مجموعة حوسبة محلية، وحينها عرضت كاوست على جامعة الملك فهد للبترول والمعادن خبرة علماء الحاسبات في الجامعة، للحصول على دعم علمي وتقني متقدم. وعلى وجه الخصوص، سعت الجامعتان للتعاون في شراء نظام حوسبة عالية الأداء، مع خدماته ودعمه الدكتور عبدالعزيز وتدريبه، وتوفير موارد حوسبة عالية الأداء من خلال شاهين2.

حينها، قدّم خبراء مختبر الحوسبة الفائقة خبراتهم وأفضل ممارساتهم، لشراء وتركيب وتشغيل أكبر مجموعة حوسبة في جامعة الملك فهد، بالإضافة إلى ذلك، تم توفير مجموعات معيارية من أعباء العمل العلمية الفعلية، بهدف التحقق من صحة نظام الحوسبة عالية الأداء، ومدى الاستعداد لتلبية متطلبات التشغيل.

وحول هذا الشأن يقول الكعبي: «لتلبية متطلبات الحوسبة، استحوذت كلية هندسة البترول وعلوم الأرض في جامعة الملك فهد على منشأة حوسبة عالية الأداء تسمى الفهد للحوسبة عالية الأداء، تحتوي على 3944 نواة حسابية متصلة عبر Intel Omni Path، مع نظام ملفات متوازي يبلغ 350 تيرابايت و153 تيرافلوبس».

ويتابع: «لا شك أن اقتناء نظام حوسبة عالية الأداء ليس عملية مشتريات اعتياديّة، ويمكننا القيام بذلك فقط جنباً إلى جنب مع دعم خبراء مختبر الحوسبة الفائفة في كاوست. ويتخذ نظام الحوسبة الفائقة طابعاً إستراتيجياً لكليتنا، من أجل القيام بما نلتزم به من بحوث وتطوير لشركائنا ومؤسسات تمويلنا».

جامعة الملك فهد تستضيف علماء كاوست

وفي السياق ذاته، اشتركت في فبراير 2020 كاوست وجامعة الملك فهد في تنظيم ورشة عمل لمدة يومين للحوسبة عالية الأداء في حرم جامعة الملك فهد للبترول والمعادن. شارك في الورشة نحو 70 مشاركاً من جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، ومن قطاع النفط والغاز في المملكة العربية السعودية، ومن شركة وادي الظهران للتقنية، حضروا فعّالية تربط بين الجانبين الشرقي والغربي للمملكة.

خلال ورشة العمل، قدم ثلاثة من كوادر مركز الحوسبة الفائقة في كاوست تدريباً تمهيدياً على الحوسبة عالية الأداء وإدارة النظام، وبسطوا في عيادة الحوسبة عالية الأداء خبراتهم خلال إجاباتهم على الأسئلة المتعلقة بشاهين2 وآيبكس، التي راوحت بين التطبيقات وإدارة النظام ومركز البيانات.

وعن هذه التجربة يقول الدكتور عبدالجبار قسام الصيود، مدير مكتب البحوث التعاونية ومكتب التعاون مع جامعة الملك فهد: «لقد قدّرنا جهود مركز الحوسبة الفائقة ودوره في الاستفادة من الموارد المتاحة لدى شاهين2، لكي تلائم احتياجاتنا». ويذكر أن الصيود هو خريج كاوست وحاصل على درجة الماجستير في العام 2010.

ومن ناحيته، يوضح الباحث بلال حاضري، عالم الحاسوب في مختبر الحوسبة الفائقة في كاوست أنّ «جامعة الملك فهد للبترول والمعادن هي أكبر جامعة خارجية من حيث المشاريع الممنوحة والمستخدمة في شاهين2 حتى الآن». ويضيف: «حضر العديد من أعضاء هيئة التدريس والباحثين والطلبة ورشة العمل، وتعرفوا على الاتجاهات العالمية في الحوسبة عالية الأداء، بما في ذلك كيفية تسريع أبحاثهم، وما يمكن للمختبر أن يساعد فيه خلال العملية برمتها».

ويتابع حاضري قائلاً: «التقينا أثناء وجودنا في جامعة الملك فهد وناقشنا العديد من خريجي كاوست، الذين هم الآن أعضاء هيئة تدريس هناك والذين استخدموا شاهين2 في أبحاثهم في كاوست. وفي الحقيقة، الخريجون هم أفضل السفراء للمساعدة في نشر المعلومات عن خدمة الدعم الرائعة، التي نقدمها للمستخدمين، كما أنهم أفضل مثال للتعاون الفعال».

وفي أعقاب فعاليات ورشة العمل التدريبية التي أقيمت في فبراير 2020، تم منح خمسة مشاريع جديدة لجامعة الملك فهد للبترول والمعادن باستخدام شاهين2، أي بزيادة أكثر من 50 بالمئة في عدد المشاريع. بالإضافة إلى ذلك، انضم محققان رئيسيان جديدان (PIs) إلى قائمة الباحثين الرئيسيين، الذين يستخدمون شاهين2 لمشاريعهم.

أجهزة الكمبيوتر العملاقة

لا تزال أجهزة الكمبيوتر العملاقة - مثل شاهين2، حاسوب Cray XC40 العملاق لدى جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست)، الذي يديره المختبر الرئيسي للحوسبة الفائقة في الجامعة- أداة عالمية للاكتشاف العلمي والمساعي الهندسية. خاصة المؤسسات البحثية، التي تركز على مجالات مثل علوم المواد وعلوم الأرض والطقس والغلاف الجوي والمعلوماتية الحيوية وديناميكيات السوائل، والتي تستفيد من القدرة الحسابية المتزايدة لمراكز الحوسبة الفائقة. وجامعة الملك فهد للبترول والمعادن، الواقعة في المنطقة الشرقية، ليست استثناء.

إنجازات علمية متواصلة وتعاون مستمر

يذكر أن باحثي جامعة الملك فهد، من خلال استخدامهم شاهين2 ومنشأة الفهد للحوسبة عالية الأداء، توصلوا إلى عدد من الاكتشافات التي نُشرت من 2018 إلى 2020 في عدد من الدوريات العلمية الدولية، وكان لها تأثير ممتاز. وتشمل هذه الدوريات: Energy and Fuels، وthe Journal of Chemical Theory and Computation، وthe Journal of Applied Surface Science، وSustainable Energy & Fuels، وthe Journal of Molecular Liquids، وLuminescence: The Journal of Biological and Chemical Luminescence. ويواصل باحثو جامعة الملك فهد استخدامهم الأمثل لمنشأة الحوسبة عالية الأداء وشاهين2 لنشر المزيد من الأوراق حول أبحاثهم في المستقبل.

وأيضا في السياق ذاته يذكر أن مختبر الحوسبة الفائقة دخل منذ العام 2017 في شراكة مع ANSYS، الشركة الرائدة في برامج تصميم الهندسة والمحاكاة، لإجراء سبع ورش عمل تدريبية تغطي برامج المحاكاة الهندسية التي تعمل على أجهزة الكمبيوتر العملاقة مثل شاهين2. حضر ورش العمل أكثر من 250 شخصاً من جميع أنحاء المملكة، بما في ذلك أكثر من 150 مشاركاً من جامعة الملك فهد للبترول والمعادن.

وأصبحت المحاكاة الهندسية ذات أهمية متزايدة في العديد من المجالات، كما أنّ استخدام شاهين2 في تدريب المستخدمين على برامج المحاكاة يمنحهم خبرة في المجال في مجالات متنوعة، مثل ديناميات السوائل الحسابية، والتصميم الهندسي والمحاكاة، وعلوم المواد، والبيولوجيا، والكيمياء، وعلم الزلازل، وعلوم الغلاف الجوي.

كما أنه وفي أبريل من العام 2019، بدأ المختبر في منح شهادة «Introduction to ANSYS CFD» للطلبة الذين اجتازوا ورشة العمل. ولا تزال فعاليات KSL-ANSYS هي التدريب الوحيد المعتمد من ANSYS على الكمبيوتر العملاق في المملكة، كما أنها محفل للمستخدمين لمناقشة التعاون في المستقبل، مع العديد من عمليات التعاون القائمة بالفعل من ورش العمل.

يقول طالب من جامعة الملك فهد للبترول والمعادن من الذين حضروا إحدى الفعاليات الأخيرة: «إنني أقدر حقاً ورشة عمل ANSYS القيمة، التي نظمها مختبر الحوسبة الفائقة في كاوست، وأقترح توسيع نطاق تأثير هذه الفعاليات من خلال مشاركة المواد وتسجيلاتها حتى يتمكن الحاضرون من استعراضها مرة أخرى. كما آمل المشاركة في المزيد من ورش المختبر المتعلقة بتطبيقات الحوسبة الفائقة التي تستهدف التحديات الصناعية».

يقول الفقي: «لقد أخذ المختبر بملاحظات جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، ومنحنا الآن المستخدمين داخل المملكة القدرة على الوصول إلى مواردنا التدريبية عبر الإنترنت. كما أضفنا مقاطع فيديو التدريب إلى قناة المختبر على يوتيوب. ويخطط المختبر أيضاً لمزيد من التعاون البحثي؛ بما يشمل نقل وتحسين الكود. كما سيكون في المستقبل إمكانية الوصول إلى المزيد من فرص التدريب لزيادة الجسر بين شرق وغرب المملكة للحصول على خبرة في مجال الحوسبة الفائقة».

ويشير دانييل أسيفيدو فيليز، المدير المؤقت للمختبرات الأساسية والبنية التحتية البحثية، إلى أن «المختبرات الأساسية يسعدها تلبية احتياجات أبحاث الحوسبة في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، من خلال أحدث مرافق الحوسبة العملاقة وخبرة موظفينا». ويضيف: «آمل ضرب المزيد من الأمثلة على قدرة المختبرات الأساسية على تلبية احتياجات شتى الجهات في المملكة. إنّ العلاقة بين كاوست وجامعة الملك فهد للبترول والمعادن تواصل نموها وتطورها، صوب جهود تعاونية أكبر في تطوير العلوم الحسابية عبر ساحلي المملكة».