حاسوب شاهين

حاسوب شاهين، هو حاسوب عملاق من أنظمة الحوسبة الفائقة، تقتنيه جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية "كاوست" في المملكة العربية السعودية، وتعمل عليه على مدى سنوات منذ 1430هـ/2009م بدءا بـ"شاهين 1"، ثم "شاهين 2"، ثم "شاهين 3"، بهدف تقديم قدرات حديثة من الحوسبة الفائقة والذكاء الاصطناعي في البحث العلمي للمجالات الحيوية.

صُنّف شاهين 3 في عام 1444هـ/2023م أقوى حاسوب عملاق في منطقة الشرق الأوسط بحسب تصنيف موقع (TOP500)، كما احتل المرتبة 20 في تصنيف أقوى أجهزة الحاسوب العملاقة على الصعيد العالمي.

 يستفيد من خدمات حاسوب شاهين عدة مؤسسات وجهات وطنية، مثل: جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، وعدد من الجهات إذ تستخدم القدرات الحاسوبية لتطوير عملها ودراسة مجالات جديدة للأبحاث التي تسهم في تنويع الاقتصاد الوطني، كما تستفيد صناعات البترول والغاز والبتروكيماويات في السعودية من الحوسبة الفائقة التي يقدمها شاهين، وبالأخص شركات مثل: شركة الزيت العربية السعودية  (أرامكو السعودية)، والشركة السعودية للصناعات الأساسية (سابك)، لتعزيز الأعمال في مجال التنقيب عن النفط والغاز، وفي أبحاث الكيمياء والتحفيز الكيميائي.

وتعد الحوسبة الفائقة عنصرًا مهمًا في أبحاث جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية ومناهجها منذ تأسيسها،إذ تمكّن الذكاء الاصطناعي عبر الجمع بين قوة الحوسبة والقدرات المتخصصة المطلوبة، لتبني من خلالها نماذج التعلم الآلي وتدريب كميات كبيرة من البيانات، كما تعمل الحوسبة الفائقة على تعزيز أعمال الجامعة للذكاء الاصطناعي من خلال دمج بيئة تطوير تقنية تعليم الآلة، والجمع بين النظام الأساسي لبرامج التعلم الآلي وتقنيات الحوسبة الفائقة الرئيسة.

تستخدم كاوست حاسوب شاهين في التحليلات الرياضية والنمذجة والمحاكاة مع تطبيقات العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والبيئية، وعلوم المواد، والتنقيب و إدارة مكامن النفط، إضافةً إلى معالجة البيانات الكبيرة، مثل: المعلومات البيولوجية والاحصاء، والحوسبة المرئية والفائقة.

كما تعتمد الأبحاث والتجارب بشكل رئيس على عمليات حوسبة عالية الأداء، مثل: عمليات مركز أبحاث الاحتراق النظيف، وتتمثل أبحاثه في إجراء مئات من تفاعلات الاحتراق لتحويل الوقود الأحفوري إلى ماء وثاني أكسيد الكربون، وتهدف معظم أبحاث الاحتراق التي تجرى في المركز إلى الوصول لاستخدام أمثل للطاقة من الوقود، عبر ابتكار طرق ذات فاعلية لاستغلال زيوت الوقود الثقيلة والتخلص من الرواسب النفطية صعبة الاحتراق، لإنتاج وقود سهل الحرق ولا يستهلك الكثير من المواد ومنخفض التكلفة.

تمتلك كاوست أحد مراكز الحوسبة الفائقة الرائدة عالميًّا، واعتمدت في أبحاثها على حاسوبها العملاق الأول شاهين 1، الذي أطلق في 1430هـ/2009م،وعمل عليه مختبر جامعة الملك عبدالله للحوسبة الفائقة لمدة ست سنوات، إذ احتل المرتبة 14 في ترتيب أقوى الحواسيب الخارقة في العالم عام 1430هـ/2009م، وفقًا لموقع (TOP500)، واستخدم في مجموعة من المجالات، مثل: نمذجة المناخ العالمي، ونمذجة الآبار النفطية، وتحليل المعلومات الحيوية للنبات المقاوم للملوحة والجفاف.

اقتنت كاوست نظام الحاسب الآلي الخارق كراي XC40، وأطلق عليه اسم شاهين 2، يصل وزنه إلى 109 أطنان وهو 25 مرة أسرع من سابقه شاهين 1، وشُحنت وحداته إلى مطار جدة في  24 جمادى الأولى 1436هـ/15 مارس 2015م، في 123 صندوقًا على متن طائرة من مطار أوهير الدولي في شيكاغو.

يضم شاهين 2 والحواسيب الخارقة أمثاله نحو 6100 معالج تعمل معًا لمعالجة البيانات بقدرة فائقة جدًا توفّر الكثير من الوقت والجهد للوصول إلى النتائج،ويعتمد نحو 66% من المجموعات البحثية التابعة لأعضاء هيئة التدريس في كاوست استخدام الحاسوب العملاق شاهين 2 في أنشطتها البحثية.حصل شاهين 2 على الترتيب السابع ضمن قائمة لموقع (TOP500) في 1436هـ/2015م، حيث حقق شاهين سرعة تجاوزت 5.5 بيتا فلوب في الثانية، باستخدام ما يقرب من 200 ألف نواة معالجة، ويشمل النظام 17.6 بيتابايت من وحدات التخزين، ومساحة ذاكرة تخزين بحجم 790 تيرابايت.

اقتنت كاوست حاسوب شاهين 3 وهو مطوّر من قِبل شركة (هيوليت باكارد إنتربرايز)، المتخصصة في صناعة الحواسيب العملاقة، ويعد أسرع بنحو ست مرات من نظام حاسوب شاهين 2، إذ تتجاوز قوة معالجه 500 ألف حاسوب (ماك بوك برو) من الجيل الحديث تعمل في الوقت نفسه، واعتمد في بنائه على معمارية الحاسوب العملاق (HPE Cray EX)، الموجودة في ثلاثة من أفضل 10 حواسيب عملاقة في العالم.

تستخدم الجامعة شاهين 3 في دعم بناء واختبار النماذج الرياضية التنبؤية باستخدام عمليات المحاكاة التقليدية القائمة على المعادلات التفاضلية، والمحاكاة القائمة على الإحصائيات، وتقنية تعليم الآلة التي تستخدم الشبكات العصبية، وهي نماذج رياضية يمكن الإفادة منها في مجالات عديدة، بما فيها الاكتشافات العلمية والتصميم الهندسي.

استخدم شاهين 3 في مرحلته الأولى لتعزيز الأبحاث في العديد من المجالات المساهمة في تحقيق أهداف الاستدامة، مثل المشاريع البحثية لتطوير المواد، والمحفزات الكيميائية، والوقود البديل، وعزل الكربون، والمعلوماتية الحيوية، كما له القدرة على إنشاء النماذج بدقة عالية في مجالات تشمل ديناميكيات الغلاف الجوي والمحيطات وهندسة ديناميكا الهواء التي تستخدمها سيارات (الفورمولا 1),  كما يوفر شاهين 3 قدرات تصوير علمي وتحليلي متقدمة جدًا في مجالات، مثل: اكتشاف مكامن النفط، والتصوير الطبي، والتقييم غير المدمر للهياكل والبنى.