High-performance computing en de gemeenschappelijke onderneming EuroHPC

Wat is high-performance computing, ook bekend als supercomputing?

High-performance computing (HPC) is de computerbranche die zich bezighoudt met wetenschappelijke en technologische modellering en simulatietaken die zoveel rekenkracht vergen dat gewone computers het niet aankunnen. De machines die voor HPC worden gebruikt, worden vaak "supercomputers" genoemd.

De volgende mijlpaal die wat betreft supercomputing in het verschiet ligt, zijn exaschaal-prestaties (dat wil zeggen ten minste 10¹⁸ of 1 miljard miljard berekeningen per seconde). Naar verwachting zal dat rond 2021-2022 mogelijk zijn.

Wat hebben de EU en haar lidstaten al gedaan?

De lidstaten hebben HPC ondersteund met nationale of regionale beleidslijnen voor onderzoek en innovatie en door middel van nationale overheidsopdrachten voor HPC-systemen. Zij hebben er ook met succes voor gezorgd dat de toegang tot nationale supercomputing- en gegevensbeheermiddelen en -diensten op Europees niveau wordt gecoördineerd. Dit heeft geleid tot impactvolle wetenschappelijke ontdekkingen en onderzoeks- en ontwikkelingswerkzaamheden op het gebied van engineering, in het kader van het door de EU gesteunde PRACE-initiatief (Partnership for Advanced Computing in Europe - partnerschap voor geavanceerde computers in Europa) en het GEANT-programma (waarmee het pan-Europese datanetwerk voor de onderzoeks- en onderwijsgemeenschap wordt voorzien van supersnelle communicatie). In 2013 heeft de Commissie een publiek-private partnerschapsovereenkomst gesloten met de sectorvereniging ETP4HPC met als doel samen in het kader van Horizon 2020 een Europese routekaart voor onderzoek en ontwikkeling op te stellen voor de ontwikkeling van de volgende generatie HPC-technologieën.

In maart 2017 heeft de Europese Commissie i de EuroHPC-verklaring gelanceerd - een overeenkomst waarin de ondertekenende landen zich ertoe verbinden met elkaar en met de Europese Commissie samen te werken met het oog op de aanschaf, bouw en uitrol van een geïntegreerde infrastructuur voor high-performance computing van wereldklasse die tot de top 3 van de wereld behoort. Tot dusver hebben 22 Europese landen de verklaring ondertekend.

Als volgende stap heeft de Commissie in januari 2018 voorgesteld om samen met de lidstaten 1 miljard euro in Europese supercomputers van wereldklasse te investeren via een nieuwe rechts- en financieringsstructuur - de gemeenschappelijke onderneming EuroHPC. De Raad i heeft het voorstel van de Commissie goedgekeurd en de gemeenschappelijke onderneming zal haar werkzaamheden in de komende weken aanvatten. Tot dusver hebben 25 Europese landen hun deelname aan dit ambitieuze project bevestigd.

Daarnaast is supercomputing een van de vijf essentiële digitale thema's waarin de EU aanzienlijk meer moet investeren: in het kader van de volgende langetermijnbegroting van de EU voor de periode 2021-2027 stelt de Commissie voor om binnen het programma Digitaal Europa 2,7 miljard euro te investeren in projecten om supercomputers en dataverwerkingssystemen in Europa te bouwen en te verbeteren.

Waarom is een gemeenschappelijke onderneming EuroHPC nu nodig?

Ondanks de tot nu toe geleverde inspanningen en gedane investeringen op nationaal en Europees niveau beschikt Europa niet over de krachtigste supercomputers ter wereld, en zijn de bestaande supercomputers in Europa afhankelijk van niet-Europese technologie. De Europese toeleveringsketen voor HPC-technologie is nog steeds gebrekkig en de integratie van Europese technologie in operationele HPC-machines blijft verwaarloosbaar.

Aangezien wetenschappelijke en industriële uitdagingen steeds groter en complexer worden, hebben HPC-gebruikers meer rekenkracht nodig. Als er niet wordt voorzien in meer rekencapaciteit, zullen Europese wetenschappers en bedrijven hun gegevens steeds vaker buiten de EU verwerken. Dit zou de groeivooruitzichten van de Europese digitale economie, geraamd op 4 % van het bbp van de EU, ernstig ondermijnen.

Er is een ambitieus rechts- en financieringskader op Europees niveau nodig waarmee, door middel van op de vraagzijde gerichte instrumenten (zoals overheidsopdrachten), de uitrol van operationele HPC-oplossingen die gebruikmaken van in Europa ontwikkelde technologieën kan worden ondersteund. Aangezien de andere beschikbare financieringsinstrumenten slechts in beperkte mate bruikbaar voor een grootschalige samenwerking met financiering op Europees en nationaal niveau, is de gemeenschappelijk onderneming EuroHPC opgericht.

Welke rol zal de gemeenschappelijke onderneming spelen?

Een gemeenschappelijke onderneming is een rechtsinstrument dat het voor de EU, de lidstaten, geassocieerde landen en particuliere partners mogelijk maakt de gezamenlijke aanschaf en eigendom van supercomputers op efficiënte wijze te combineren en samen in de ontwikkeling van geavanceerde technologie, software en toepassingen in Europa te investeren. De gemeenschappelijke onderneming zal zich toespitsen op de volgende drie gebieden:

• - 

  aanschaf en uitrol van een HPC-infrastructuur van wereldklasse in Europa en de terbeschikkingstelling daarvan aan publieke en particuliere gebruikers;
• - 

  ondersteuning van de tijdige ontwikkeling van Europese HPC-technologieën van de volgende generatie en de integratie daarvan in exaschaalsystemen binnen een termijn die rekening houdt met de concurrentie over de hele wereld;
• - 

  Europees leiderschap op het gebied van wetenschappelijke en industriële toepassingen.

De gemeenschappelijke onderneming zal ondersteuning bieden aan de aanschaf en interconnectie van supercomputers van wereldklasse, met inbegrip van twee pre-exaschaalsystemen (in staat tot honderd miljoen miljard of 10¹⁷ berekeningen per seconde) die tot de top 5 van de wereld behoren, en ten minste twee petaschaalsystemen (in staat tot een miljoen miljard of 10¹⁵ berekeningen per seconde) die tot de top 25 van de wereld behoren. In nauwe samenwerking met PRACE en GEANT zal de gemeenschappelijke onderneming gebruikers uit de academische wereld, de industrie, het midden- en kleinbedrijf en de publieke sector, ongeacht waar in de EU zij zijn gevestigd, toegang geven tot deze nieuwe Europese supercomputerinfrastructuur.

De gemeenschappelijke onderneming zal het European Processor Initiative ondersteunen om energiezuinige microprocessoren, die nodig zijn voor supercomputers, te ontwikkelen aan de hand van Europese technologieën. Hierdoor zal Europa minder afhankelijk worden van buitenlandse technologie op een gebied dat van essentieel belang is voor high-performance computing en tal van andere segmenten van de digitale economie, zoals geconnecteerde en autonome voertuigen en servers voor big data.

De gemeenschappelijke onderneming zal ook ondersteuning bieden aan de ontwikkeling van wetenschappelijke, industriële en overheidstoepassingen van wereldklasse, met name via kenniscentra voor HPC-toepassingen. Dit zal gebeuren op tal van gebieden, zoals gepersonaliseerde geneeskunde, biotechnologie, weersvoorspellingen en klimaatverandering, nieuwe materialen en geneesmiddelen, olie- en gaswinning, het ontwerpen van nieuwe vliegtuigen en auto's en slimme steden.

Daarnaast zal de gemeenschappelijke onderneming steun verlenen aan de oprichting en coördinatie van nationale kenniscentra voor HPC in de hele EU. De centra zullen gebruikers uit de academische wereld, het bedrijfsleven en de publieke sector opleiden en voorlichten om hun digitale vaardigheden te perfectioneren of hun nieuwe digitale vaardigheden aan te leren. De centra zullen ook het bewustzijn over digitale technologieën van de volgende generatie vergroten en de toegang tot HPC-instrumenten en -diensten verbeteren. De centra zullen zich met name op het midden- en kleinbedrijf richten door deze toegang te geven tot nieuwe toepassingen en diensten en hun innovatiecapaciteit uit te breiden.

Wie zal lid worden van de gemeenschappelijke onderneming?

De gemeenschappelijke onderneming zal bestaan uit:

• - 

  publieke leden die de raad van bestuur vormen, met vertegenwoordigers van de Commissie en 25 deelnemende landen;
• - 

  particuliere leden die de industriële en wetenschappelijke adviesraad vormen, met vertegenwoordigers van de twee deelnemende particuliere partners, namelijk ETP4HPC (European Technology Platform for High Performance Computing) en de BVDA-verenigingen (Big Data Value), en andere belanghebbenden (gebruikers, supercomputercentra en onderzoeksinstellingen).

Welk budget krijgt de gemeenschappelijke onderneming?

De gemeenschappelijke onderneming EuroHPC zal van de publieke leden een gezamenlijke financiering van ongeveer 1 miljard euro ontvangen. De financiële bijdrage van de EU bedraagt 486 miljoen euro en zal worden aangevuld met een vergelijkbaar bedrag van de deelnemende landen. De particuliere leden zullen ook aanvullende bijdragen leveren in de vorm van middelen ter waarde van meer dan 400 miljoen euro door deel te nemen aan de activiteiten van de gemeenschappelijke onderneming.

Wat zijn de volgende stappen?

De gemeenschappelijke onderneming EuroHPC zal in oktober 2018 worden opgericht in Luxemburg en zal operationeel blijven tot eind 2026. Tegen eind 2018 of begin 2019 zal de raad van bestuur, in samenwerking met de industriële en wetenschappelijke adviesraad, het werkprogramma voor 2019-2020 vaststellen.

Dit werkprogramma zal begin 2019 worden bekendgemaakt en de basis vormen voor de oproepen tot het indienen van voorstellen voor acties op het gebied van onderzoek en innovatie, in overeenstemming met de strategische doelstellingen die zijn vastgesteld in de verordening tot oprichting van de gemeenschappelijke onderneming.

Begin 2019 zal de gemeenschappelijke onderneming ook oproepen tot het indienen van blijken van belangstelling lanceren voor de nationale instanties waarin de door de gemeenschappelijke onderneming aangekochte supercomputers zullen worden ondergebracht. In de komende twee jaar zullen minstens twee pre-exaschaalsystemen en minstens twee petaschaalsystemen worden aangekocht. De eerste contracten zullen in het derde kwartaal van 2019 worden gesloten.

Wat zijn de plannen in de volgende EU-begroting?

De Commissie stelt voor om binnen het meerjarig financieel kader (MFK) voor 2021-2027 de gemeenschappelijke onderneming voort te zetten als onderdeel van het programma Digitaal Europa, in het kader waarvan een extra financiering van 2,7 miljard euro voor supercomputers is voorgesteld. Het kaderprogramma Horizon Europa omvat ook steun voor de onderzoeks- en innovatieactiviteiten van de gemeenschappelijke onderneming.

Met deze extra middelen heeft de gemeenschappelijke onderneming zich tot doel gesteld om tussen nu en 2023 minstens één exaschaalsysteem op basis van Europese technologie uit te rollen en de uitrol van operationele systemen te ondersteunen door exaschaal- en post-exaschaalsystemen openbaar aan te besteden, waarbij ook oplossingen van andere initiatieven zoals het FET-vlaggenschipinitiatief voor kwantumtechnologie worden geïntegreerd.

Welke uitdagingen kunnen worden aangepakt met HPC?

HPC heeft een interdisciplinair karakter en is hierdoor in staat om grote hoeveelheden data te verwerken en ingewikkelde berekeningen uit te voeren. HPC is daarom van essentieel belang voor de aanpak van talrijke uitdagingen.

Aardwetenschappen en klimaat:

• - 

  Klimaatwetenschap steunt in belangrijke mate op HPC, omdat het meer nauwkeurige weersverwachtingen mogelijk maakt, grootschalige natuurrampen kan voorspellen en het gedrag van oceanen kan onderzoeken. Extreme weersomstandigheden hebben in Europa tussen 1970 en 2012 het leven gekost aan 149 959 mensen en 270 miljard euro economische schade veroorzaakt.
• - 

  Met HPC-technologie kan de klimaatverandering steeds gedetailleerder worden gesimuleerd en kan de ontwikkeling van de natuurlijke hulpbronnen nauwkeuriger worden gemonitord. HPC draagt ook bij aan onze kennis van geofysische processen en de structuur van het binnenste van de aarde.

Veilige, schone en efficiënte energie:

• - 

  HPC is van essentieel belang voor het ontwerpen van parken voor hernieuwbare energie en hoogwaardig fotovoltaïsch materiaal, voor het testen van nieuwe materialen voor zonnepanelen, en voor het optimaliseren van turbines voor de elektriciteitsproductie.

Gezondheid, demografische veranderingen en welzijn:

• - 

  HPC speelt een grote rol bij de ontwikkeling van nieuwe vormen van geneeskunde. Gepersonaliseerde en precisiegeneeskunde zijn afhankelijk van HPC. Hiermee kunnen per individu genetische gegevens, gegevens over eiwitten en gegevens over omgevingsfactoren worden verwerkt om ziekten te voorkomen, te diagnosticeren en te behandelen.
• - 

  In het biomoleculair onderzoek wordt met behulp van HPC gekeken naar de dynamiek van biomoleculen en eiwitten in menselijke cellen. Dit is van cruciaal belang voor de behandeling van auto-immuunziekten, kanker en diabetes. In het hersenonderzoek wordt HPC gebruikt voor de meerschalige en gedetailleerde simulatie en modellering van het menselijk brein.
• - 

  Met HPC kunnen moleculen van kandidaat-geneesmiddelen aanzienlijk sneller worden getest. Verder wordt met HPC onderzocht of bestaande geneesmiddelen ook geschikt zijn voor de behandeling van andere ziekten.

Voedselzekerheid, duurzame landbouw, marien onderzoek en de bio-economie:

• - 

  HPC is van cruciaal belang voor de ontwikkeling van duurzamere landbouw door middel van het optimaliseren van de voedselproductie, het analyseren van duurzaamheidsfactoren en het monitoren van plagen, ziektebestrijding en pesticiden. HPC-technologie kan ook bijdragen tot een efficiënter beheer van water en agrarische hulpbronnen, en kwetsbare gemeenschappen helpen door middel van verbeterd droogtebeheer.

Cyberbeveiliging en -defensie:

• - 

  Daarnaast is HPC van vitaal belang voor de nationale veiligheid en defensie, bijvoorbeeld voor het ontwikkelen van complexe versleutelingstechnologieën, het traceren en beantwoorden van cyberaanvallen, het ontwikkelen van efficiënte forensische analyse en voor nucleaire simulaties.

Slimme, groene en geïntegreerde stedelijke planning:

• - 

  Dankzij een efficiënter toezicht op grote vervoersinfrastructuur, waarvoor realtime analyse van enorme hoeveelheden data nodig is, helpt HPC-technologie bij de ontwikkeling van slimmere steden.
• - 

  De ontwikkeling van autonome voertuigen zal afhankelijk zijn van HPC, omdat deze voertuigen permanent gegevens zullen uitwisselen met beheers- en toezichtsystemen en voortdurend worden gesynchroniseerd met grote databanken die hen voorzien van realtime informatie.

Waarom is supercomputing van belang voor de digitale eengemaakte markt?

HPC heeft een enorm potentieel voor het scheppen van banen in het kader van de digitale eengemaakte markt. De gemeenschappelijke onderneming zal het Europese bedrijfsleven, in het bijzonder het midden- en kleinbedrijf, een betere toegang geven tot supercomputers om innovatieve producten te ontwikkelen.

HPC kan enorme hoeveelheden data in realtime behandelen en verwerken, en levert daarom een fundamentele bijdrage aan de ontwikkeling van een bloeiende data-economie. Een geïntegreerd computing- en "big data"-ecosysteem op exaschaal stelt de EU in staat optimale resultaten te bereiken en tegelijkertijd voor hoogwaardige gegevensbescherming en -beveiliging te zorgen. Dankzij de EuroHPC-infrastructuur kunnen gevoelige gegevens in Europa worden verwerkt: de persoonlijke levenssfeer, de eigendom en de rechten op toegang en gebruik worden zodoende in Europa beschermd.

Meer informatie

Persbericht

Factsheet met voorbeelden van het gebruik van HPC en andere relevante documenten

Factsheet over het programma Digitaal Europa

*Bijgewerkt - voor het eerst gepubliceerd op 11 januari 2018

MEMO/18/5901