Partnerstvo pre pokročilé výpočty v Európe (PRACE), kľúčový aktér v oblasti európskeho vysokovýkonného výpočtového výkonu (HPC) a prispievateľ do európskeho partnerstva EuroHPC, zverejnilo svoju novú správu s názvom “Vedecké a inovačné odôvodnenie potreby výpočtového výkonu v Európe v rokoch 2026–2034“. Správa vysvetľuje, prečo je pokročilé výpočtové stredisko – zahŕňajúce HPC, umelú inteligenciu, výpočtové stredisko s intenzívnym využívaním údajov a nové kvantové technológie – nevyhnutné pre vedeckú excelentnosť a konkurencieschopnosť Európy.

Vedecké výpočty pritom predstavujú kľúčovú schopnosť moderných spoločností a zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri riešení zložitých problémov vo vede, strojárstve a priemysle. Európa je v tejto oblasti na čele a zároveň európski vedci významne prispeli k vývoju a aplikácii algoritmov a numerických techník v širokej škále oblastí.  Obrovský vplyv a rastúci význam vedeckého výpočtového inžinierstva výstižne ilustrujú pokusy o vytvorenie “digitálnych dvojčiat“, t. j. počítačových replík komplexných systémov, ako sú ľudská biológia alebo klíma Zeme. Digitálne dvojčatá sú výkonnými nástrojmi na získanie hlbokého pochopenia prostredníctvom vyhodnocovania scenárov typu “čo keby“, pričom ponúkajú mieru flexibility, ktorú nie je možné dosiahnuť prostredníctvom experimentálnych pozorovaní vykonávaných na skutočnom systéme. Zároveň je potrebné si uvedomiť, že vedecké výpočty prechádzajú obrovskou transformáciou, ktorá je poháňaná vznikom umelej inteligencie a strojového učenia ako základov pre prístupy založené na údajoch, ktoré môžu dopĺňať simulácie založené na modeloch.

Dokument, ktorý pokrýva oblasti od klímy a energetiky až po vedy o živej prírode, materiály, sociálne vedy a fundamentálnu fyziku, zdôrazňuje, ako budúce prelomové objavy čoraz viac závisia od prístupu k rôznorodým, rozsiahlym výpočtovým infraštruktúram. Výskumným pracovníkom a manažérom výskumu správa poskytuje strategické usmernenie týkajúce sa nadchádzajúcich programových a investičných priorít a modelov prístupu v rámci EuroHPC, ako aj inštitucionálneho plánovania v oblasti zručností, udržateľnosti softvéru a výskumu s intenzívnym využívaním údajov.

Teraz sa zameriame na prehľad výsledkov jednotlivých kapitol tejto správy, ktoré pokrývajú celú šírku výskumu v oblasti vedeckých výpočtov:

• Simulácie založené na fyzikálnych modeloch priniesli mnoho prelomových výsledkov v klimatológii, meteorológii a geovedách a naďalej predstavujú metodologický zlatý štandard. Techniky umelej inteligencie však začínajú zohrávať čoraz dôležitejšiu úlohu, najmä v krátkodobých až strednodobých predpovediach počasia, kde už prekonávajú tradičné simulácie. Simulácie podporované umelou inteligenciou ukazujú cestu k presnému dlhodobému modelovaniu klímy, čo bude kľúčové pre pochopenie a zmiernenie dôsledkov klimatických zmien.
• Európska stratégia nulových emisií si kladie za cieľ zabezpečiť bezpečné, udržateľné a ekonomicky životaschopné zdroje energie, ktoré uspokojujú rastúci dopyt a zároveň obmedzujú emisie skleníkových plynov. Simulácie na platformách HPC sú kľúčové pre zvyšovanie efektívnosti zdrojov obnoviteľnej energie, napríklad prostredníctvom optimalizácie konštrukcie veterných turbín a rozmiestnenia veľkých veterných parkov. Pokiaľ ide o ukladanie energie, výskum batérií novej generácie sa opiera o podrobné štúdie komplexnej medzifázovej chémie, podporované výskumom materiálov s využitím umelej inteligencie.
• Inžinierstvo je rozsiahla a rozmanitá oblasť, ktorá poháňa technologické inovácie vo všetkých aspektoch každodenného života, vrátane dopravy, infraštruktúry, ako aj energetiky, materiálových vied a medicíny. Realistické a čoraz zložitejšie simulácie v inžinierstve sa naďalej spoliehajú na riešenie veľkých sústav spriahnutých parciálnych diferenciálnych rovníc na superpočítačoch. Významným príkladom je štúdium turbulentných prúdov, ktoré je nevyhnutné pre obnoviteľné zdroje energie, ako aj pre pohon a obranu. 
• Vedecké výpočty v oblasti základných vied sa zaoberajú skúmaním základných zložiek hmoty a ich fundamentálnych interakcií, pôvodom a vývojom vesmíru, ako aj povahou temnej hmoty. Na dosiahnutie hlbšieho pochopenia je potrebné porovnať experimentálne pozorovania s presnými teoretickými predpoveďami, ktoré sú výsledkom numerických výpočtov. Medzi najvýznamnejšie výsledky v teoretickej astrofyzike patrí teoretické modelovanie formovania galaxií a supermasívnych čiernych dier. 
• Oblasť vied o živej prírode prešla v posledných rokoch obrovskou transformáciou – klasické simulácie molekulovej dynamiky vykonávané na HPC systémoch, kedysi ťahúni biomedicínskeho výskumu, boli nahradené alebo integrované s technikami umelej inteligencie. Simulácie poháňané umelou inteligenciou sú považované za najsľubnejší prístup, ktorý môže výskumníkom umožniť modelovať živé systémy od supramolekulárnych zoskupení až po celé bunky. Transformatívny vplyv umelej inteligencie je kľúčový aj pre aplikácie v biomedicíne a v oblasti ľudského zdravia. Dlhodobým cieľom, ktorý sa má dosiahnuť kombináciou atomistických simulácií, techník umelej inteligencie a nakoniec aj kvantovej počítačovej technológie, je návrh digitálneho dvojčaťa organizmu, čo umožní skúmanie molekulárnych príčin chorôb a vývoj personalizovaných terapií. 
• Veľkoplošné simulácie na špičkových výpočtových platformách boli hnacou silou v materiálovej vede, ktorá sa zameriava na získanie základného pochopenia zlúčenín, ktoré sú základom ekologickej transformácie, výroby energie, dopravy, komunikácie a zdravotníctva. V poslednej dobe prístupy založené na dátach využívajúce modely strojového učenia viedli k významnému zvýšeniu výkonu tým, že umožnili preskúmanie rozsiahlych oblastí chemického a štrukturálneho dizajnového priestoru. 
• V posledných rokoch sme boli svedkami dramatického nárastu využitia HPC a umelej inteligencie v spoločenských vedách. Najmä v ekonómii a financiách sa HPC a umelá inteligencia vo veľkej miere využívajú na modelovanie čoraz zložitejších obchodných politík, trhovej stability alebo vplyvov klimatických zmien. Napriek tomu, že existuje rozdiel v zručnostiach medzi prírodnými a spoločenskými vedami, výskumníci v humanitných vedách a sociológii rýchlo prijali techniky umelej inteligencie na získavanie údajov a analýzu vizuálneho obsahu a textov, kde hrajú kľúčovú úlohu veľké jazykové modely (LLM).
• Kvantové počítače sú ďalšou transformatívnou technológiou, ktorá sľubuje nielen obrovský nárast výkonu, ale aj schopnosť riešiť doteraz neriešiteľné problémy. Technické Výzvy, ktoré je potrebné prekonať na úspešný vývoj kvantového počítača odolného voči poruchám, ktorý bude škálovateľný na stovky či tisíce kvantových bitov, sú značné. Vyplývajú z prirodzene krehkej povahy kvantových informácií a nutnosti prevádzky za prísne kontrolovaných podmienok. Napriek tomu obrovský potenciál kvantových počítačov vyvolal celosvetový závod medzi výskumnými inštitúciami, vládami a súkromným sektorom. Vývoj technológií umelej inteligencie aj kvantových počítačov čoraz viac ovládajú veľké technologické korporácie, ktoré zároveň priťahujú špičkových talentov, čo vedie k výraznej nerovnováhe medzi súkromným a verejne financovaným výskumom a predstavuje pre akademické a verejné inštitúcie výzvu v oblasti zachovania vedeckej nezávislosti.

Na základe správy môžeme zhrnúť, že politiky zamerané na podporu využívania umelej inteligencie v priemysle a akademickej sfére, ktoré viedli k pozoruhodnému pokroku v určitých vedeckých odboroch a podnikateľských oblastiach, by nemali byť realizované na úkor vedy založenej na simuláciách. Okrem toho musí vedecká excelentnosť zostať kľúčovým kritériom pre rozdeľovanie zdrojov, čo by malo byť sprevádzané plnou zodpovednosťou vo všetkých aplikáciách z priemyslu a akademickej sféry. Je tiež dôležité uvedomiť si, že revolúcia v oblasti umelej inteligencie a kvantového počítania a jej dôsledky pre hospodárstvo sú do veľkej miery poháňané rizikovým kapitálom zo súkromného sektora. Ak má Európa v tomto prostredí úspešne konkurovať, musí zintenzívniť svoje úsilie o zapojenie súkromného sektora s cieľom uľahčiť prechod od vedeckých objavov k trhovo využiteľným produktom, pričom bude využívať verejne financovanú infraštruktúru na udržanie vedúcej pozície vo vede. 

Viac informácií.
Zverejnené 12.5.2026, slord