Kümme aastat tagasi oli Euroopa andmetöötluse võimekus kehvas seisus. Euroopa teadlased ja ettevõtted töötlesid oma andmeid sageli väljaspool Euroopa Liitu, sest kohapeal ei olnud piisavalt arvutusvõimsust. See tekitas probleeme privaatsuse, andmete omandiõiguse ja ärisaladuste kaitsega ning piiras innovatsioonivõimalusi. Olukorra parandamiseks tegi Euroopa Komisjon 2018. aastal Andrus Ansipi eestvedamisel ettepaneku luua EuroHPC ühisettevõte.

EuroHPC ühisettevõtte eesmärk oli luua Euroopasse tipptasemel superarvutite võrgustik, anda teadlastele ja ettevõtetele juurdepääs suurele arvutusvõimsusele ning arendada oskusi, mida vajavad tänapäevane teadus ja majandus. Praegu töötab Euroopas juba rohkem kui kümme EuroHPC ühisettevõtte rahastusel ehitatud superarvutit.

Viimasel ajal on EuroHPC ühisettevõtte tähelepanu keskendunud tehisaru tehaste (AI factories) loomisele. Kokku rajatakse üle Euroopa 19 tehisaru tehast ja 13 nendega seotud tugikeskust ehk antenni (AI Factory Antenna). Tehisaru tehased rajatakse riikidesse, kus on juba olemas võimsad superarvutid või kuhu paigaldatakse spetsiaalselt tehisaru arendamiseks mõeldud arvutussüsteemid. Antennide loomisega tagatakse, et ka need Euroopa riigid, kuhu suuri superarvuteid ei ehitata, ei jääks tehnoloogilisest arengust maha.

Ühtlasi välditakse olukorda, kus iga riik ostab endale miljonite eurode eest samasugust arvutustehnikat. Tegemist on Euroopa ühise taristuga, mille kasutusvõimalused ei sõltu sellest, millise riigi territooriumil tehas asub, vaid EuroHPC ühisettevõtte ja konsortsiumis osalevate riikide kokkulepetest.

2022. aasta suvel alustas Soomes Kajaani linnas tööd Large Unified Modern Infrastructure ehk LUMI, mis on Euroopa võimsaim superarvuti. LUMI tehisaru tehas on tipptasemel arvutustaristu ja ekspertide tugikeskus, mis on loodud tehisaru arendamiseks ja rakendamiseks.

Eesti kuulub koos Soome, Taani, Norra, Poola ja Tšehhiga LUMI tehisaru tehase konsortsiumisse. Oleme selle tehase kaasasutajad. Eesti jaoks tähendab konsortsiumisse kuulumine, et meie teadlased ja ettevõtted saavad kasutada tipptasemel arvutustaristut, ilma et peaksime üksi kandma selle ehitamise, hooldamise ja uuendamise kulusid.

Suured investeeringud

Suurte tehisaru arvutusklastrite ehk omavahel ühendatud arvutite süsteemide rajamine nõuaks Eestilt väga suurt investeeringut. Samas oleme piisavalt digitaalselt arenenud, et sellisest taristust kasu saada. LUMI annab võimaluse osaleda rahvusvahelises teadus- ja arendustöös ning saada tuge tehisaru lahenduste arendamiseks, mida vajavad teadlased, avalik sektor ja ettevõtted.

LUMI tehisaru tehas alustas teenuste pakkumist juba möödunud aastal. Praegu kasutab see olemasolevat LUMI superarvutit, kuid juba on alanud ka uue, spetsiaalselt tehisaru arendamiseks kohandatud superarvuti LUMI-AI tarnimine. LUMI-AI maksumus on 387,8 miljonit eurot. Pool sellest rahast tuleb Euroopa Liidu digitaalse Euroopa programmi vahenditest, teise poole rahastab tehisaru tehase konsortsium. LUMI-AI kasutuselevõtt on kavandatud 2027. aasta teise poolde.

Lisaks ühendatakse LUMI tehisaru tehas eksperimentaalse LUMI-IQ kvantarvutiga. See loob ainulaadse võimaluse katsetada, kuidas kasutada koos superarvuteid ja kvantarvuteid. Nagu praegune LUMI superarvuti, hakkab ka LUMI-AI asuma Soomes Kajaani linnas endise paberivabriku hoones. Kogu taristu töötab taastuvenergial. Superarvutite töö käigus tekkiv suur kogus jääksoojust suunatakse Kajaani linna kaugküttevõrku. Nii vähendatakse tehisaru mudelite treenimise keskkonnamõju.

Tehisaru tehased toimivad Euroopa tehisaru arendamise keskustena. Need ühendavad suure arvutusvõimsuse, andmed, tarkvara ja ekspertide toe, et aidata teadlastel ja ettevõtetel jõuda ideest töötava tehisaru lahenduseni. Lihtsustatult võiks öelda, et superarvuti on nagu väga võimas mootor, aga tehisaru tehas on nagu terve töökoda, kus lisaks mootorile on olemas ka tööriistad, materjalid ja spetsialistid.

Tehastest saab abi näiteks tehisarumudeli treenimise kavandamisel, sobiva tarkvara valimisel, andmete ettevalmistamisel ja arvutuste tõhusamaks muutmisel. See on eriti oluline ettevõtetele, kellel pole superarvutite kasutamisega kogemusi. Näiteks võib tehase poole pöörduda teadlane, kes soovib luua tehisarumudelit eestikeelsete meditsiinitekstide analüüsimiseks. Klient võib olla ka iduettevõte, kes tahab arendada tööstusele mõeldud tehisaru lahendust, kuid avastab, et mudeli treenimiseks on vaja hulgaliselt graafikaprotsessoreid ja arvutusvõimsust, mille rentimine käib talle üle jõu.

Tehase loomisel on arvestatud sellega, et kasutajatel on erinevad vajadused. Teadlane võib soovida katsetada uut mudelit, tervisetehnoloogia ettevõte analüüsida meditsiinilisi andmeid, tööstusettevõte aga luua tootmisprotsessi digikaksiku ehk tootmisprotsessi virtuaalse mudeli. Tehas aitab erinevaid kasutusjuhtumeid ette valmistada ja sobiva lahenduseni viia. Sisuliselt rajatakse tehisaru tehased selleks, et aidata muuta head ideed tehniliselt teostatavateks lahendusteks.

Miljon korda keerulisemad probleemid

Eestis on seni LUMI superarvuti peamised kasutajad olnud Tartu Ülikooli ja Tallinna Tehnikaülikooli teadlased, sealhulgas keeletehnoloogid, keemikud, füüsikud, bioinformaatikud ja astronoomid. Meie teadlased ongi tugevad just suurte andmemahtudega töötavates valdkondades. Näiteks Eesti Biopank hõlmab enam kui 200 000 inimese andmeid. Viimase 25 aastaga on arvutusvõimsus kasvanud miljon korda, mis tähendab, et saame lahendada miljon korda keerulisemaid probleeme. Superarvuti on muutunud laboriks, kus katsetatakse miljoneid võimalikke maailmu enne, kui ühtegi neist päriselt ehitama hakatakse.

Üks aktiivsemaid LUMI kasutajaid on Tartu Ülikooli keeletehnoloogia õppetool. LUMI abil on loodud masintõlkesüsteem, mis toetab rohkem kui 20 soome-ugri keelt. LUMI toel viiakse läbi ka EstLLM-i projekti, mille eesmärk on arendada eesti keele keeletehnoloogilist tuge ja aidata eesti keelel digiajastul püsima jääda. Nii väldime olukorda, kus meie emakeel muutub teisejärguliseks keeleks, mida suured tehisarumudelid mõistavad kehvemini kui levinumaid keeli. Kujutage ette keelemudelit, mis mõistab nii Võru murret kui ka arstide epikriise ja Riigikogu stenogramme.

Väiksemaid keelemudeleid saaksid keeletehnoloogid treenida ka Tartu Ülikooli kohalikus arvutiklastris, kuid see võtaks märksa rohkem aega. Suuremate mudelite jaoks sobib LUMI oluliselt paremini, sest seal saab treenimisel kasutada rohkem graafikaprotsessoreid ehk GPU-sid. Need algselt graafika töötlemiseks mõeldud kiibid on suurte tehisaruvõrkude treenimisel asendamatud, sest suudavad korraga teha väga palju matemaatilisi tehteid.

Tehisaru vajab teistsugust arvutusvõimsust kui klassikaline teadusarvutus. Mida suurem on mudel ja mida rohkem andmeid kasutatakse, seda rohkem on vaja graafikaprotsessoreid. Praeguses LUMI superarvutis on 12 000 GPU-d. Tulevane LUMI-AI suurendab mudelite treenimise võimekust kümme korda. Arvutusvõimsus üksi ei taga paremaid eestikeelseid mudeleid, kuid see on üks vajalikest eeldustest.

LUMI arvutusvõimsust kasutavad ka mitmed Eesti ettevõtted, näiteks vähidiagnostika tööriistade ja droonitehnoloogia arendamiseks ning kaugseire mudelite treenimiseks. Maailma kiireima tudengivormeli ehitanud Formula Student Tallinna meeskond kasutab LUMI arvutusressurssi sõiduki aerodünaamika parandamiseks. Soomes on LUMI-t kasutanud üle 80 ettevõtte.

Euroopa tehisaru tehastel on sageli kindel suunitlus, mis tähendab, et eri keskustes on olemas teadmised ja oskused kindlate valdkondade tarbeks. LUMI tehisaru tehase fookuses on eelkõige tervishoid ja eluteadused, töötlev tööstus ning kommunikatsioonitehnoloogiad.

Eluteaduste valdkonnas aitab arvutusvõimsus analüüsida suuri meditsiiniliste andmete kogumeid ja modelleerida bioloogilisi protsesse. Tööstuses võimaldab tehisaru leida tootmisprotsesside kitsaskohti ning arendada masinnägemise lahendusi, mille abil saavad arvutid piltide põhjal objekte tuvastada ja analüüsida. Kommunikatsioonitehnoloogia valdkonnas saab tehast kasutada 6G-võrkude arendamiseks ja andmeedastuse tõhustamiseks. Samas sobib LUMI taristu ka digitaalsete kaksikute loomiseks, kliima- ja materjaliuuringuteks ning keelemudelite arendamiseks ja katsetamiseks.

Paraneb konkurentsivõime

Euroopa Komisjon käsitleb tehisaru tehaseid võimalusena tugevdada Euroopa tehnoloogilist võimekust ja tagada suurem iseseisvus. Võimekate tehisarumudelite arendamine nõuab väga suurt arvutusvõimsust. Kui peaksime seda ostma väljastpoolt Euroopat, sõltuksime teiste riikide ettevõtete hinnapoliitikast, kasutustingimustest ja tehnoloogilistest otsustest. Euroopa enda tehisaru tehased aitavad seda sõltuvust vähendada. Nii väheneb Euroopa teadlaste ja ettevõtete vajadus kasutada teiste loodud teenuseid ning suureneb võimalus arendada ja treenida enda jaoks olulisi tehisarumudeleid.

Loodetakse, et paraneb ka Euroopa majanduslik konkurentsivõime, sest ettevõtted, kellel on ligipääs arvutusvõimsusele ja ekspertide teadmistele, saavad uusi tooteid ja teenuseid edukamalt katsetada. 2024. aastal töötati USA-s välja üle poole kõigist olulistest tehisarumudelitest, samas kui Euroopa osakaal oli vaid kuus protsenti.

Lisaks tehisaru tehastele algab peagi viie Euroopa tehisaru gigatehase (AI gigafactory) rajamine. Kui tavalises tehisaru tehases on kuni 25 000 GPU-d, siis gigatehases võib neid olla kuni 100 000. Tegemist on 20 miljardi euro suuruse investeeringuga, mis on Euroopa Liidu vastus andmekeskuste ülemaailmsele kiirele kasvule.

Samal ajal on ka Nvidia ja Microsoft teatanud plaanidest rajada Euroopasse oma gigatehased. See võidujooks suurendab konkurentsi Euroopa Liidu rahastatud keskustega ning tekitab ka murekohti, mis on seotud suure elektritarbimise ja andmekeskuste keskkonnamõjuga. Iga gigatehas tarbib sama palju elektrit kui keskmise suurusega linn.

Kui Euroopa suudab ise arendada mudeleid ja hallata nende kasutamiseks vajalikku taristut, on meil rohkem võimalusi kujundada tehnoloogia arengut oma õigusruumi ja ühiskondlike põhimõtete järgi. Samas ei taga tehisaru tehased täielikku sõltumatust, sest paljud olulised kiibid ja muud tehnoloogilised komponendid pärinevad väljastpoolt Euroopat. Ka mudelite arendamiseks vajalik tarkvara ja tööriistad võivad sõltuda rahvusvahelistest tarnijatest. Seega eeldab Euroopa tehnoloogilise võimekuse arendamine ka tarneahelate ümberkujundamist.

Superarvuteid ja tehisaru tehaseid ei saa käsitleda kui võluvitsa per se. Nende majanduslik ja teaduslik mõju ei tulene pelgalt sellest, et need on olemas. Oluline on hoopis see, et meil jätkuks inimesi, kes oskavad arvutusvõimsuse muuta väärtuslikuks tooteks või teadustulemuseks. Selleks on vaja oskusi, kvaliteetseid ja õiguspäraselt kasutatavaid andmeid ning hästi püstitatud uurimisküsimusi. Ent ligipääs suurele arvutusvõimsusele avab võimalusi, mis muidu jääksid rahapuuduse või tehniliste piirangute tõttu kasutamata.

Tehisaru tehase tegelikku väärtust Eesti jaoks näeme tulevikus. Seda näitavad uued teadustulemused, paremad teenused, konkurentsivõimelised ettevõtted ja lahendused, mida ilma selle taristuta poleks olnud võimalik või mõistlik arendada. Võtmeküsimus on selles, kuidas ühist taristut teaduse, ettevõtluse ja ühiskonna heaks kõige paremini kasutada.

Loe allikast edasi