حاسوب شاهين: قفزة نوعية في عالم الحوسبة الفائقة بالمملكة العربية السعودية

في قلب التطور التكنولوجي المتسارع، يبرز حاسوب شاهين كمنارة للابتكار في المملكة العربية السعودية. هذا الحاسوب العملاق، الذي تحتضنه جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست)، يمثل قمة الطموح في مجال الحوسبة الفائقة والذكاء الاصطناعي، وقد مر بتطورات متلاحقة بدءًا من شاهين 1 في عام 1430هـ/2009م وصولًا إلى شاهين 3، ليقدم قدرات غير مسبوقة تدعم البحث العلمي في المجالات الحيوية.

مكانة حاسوب شاهين عالميًا وإقليميًا

في عام 1444هـ/2023م، تبوأ شاهين 3 مكانة مرموقة كأقوى حاسوب عملاق في منطقة الشرق الأوسط، وذلك وفقًا لتصنيف موقع (TOP500) العالمي. كما حقق إنجازًا عالميًا بحلوله في المرتبة 20 ضمن قائمة أقوى أجهزة الحوسبة العملاقة على مستوى العالم، مما يعكس القدرات الهائلة التي يتمتع بها.

الجهات المستفيدة من خدمات حاسوب شاهين

يستفيد من قدرات حاسوب شاهين العديد من المؤسسات والجهات الوطنية الرائدة، بما في ذلك جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، بالإضافة إلى عدد من الجهات الأخرى. تستخدم هذه المؤسسات القدرات الحاسوبية الهائلة لتطوير أعمالها واستكشاف مجالات بحثية جديدة تساهم في تنويع الاقتصاد الوطني.

دور حاسوب شاهين في الصناعات الحيوية

تلعب الحوسبة الفائقة التي يوفرها شاهين دورًا حيويًا في دعم صناعات البترول والغاز والبتروكيماويات في المملكة العربية السعودية، حيث تستفيد شركات كبرى مثل شركة الزيت العربية السعودية (أرامكو السعودية) والشركة السعودية للصناعات الأساسية (سابك) من هذه القدرات لتعزيز أعمالها في مجالات التنقيب عن النفط والغاز، بالإضافة إلى الأبحاث المتقدمة في الكيمياء والتحفيز الكيميائي.

حاسوب شاهين والذكاء الاصطناعي

تمثل الحوسبة الفائقة عنصرًا أساسيًا في الأبحاث والمناهج التي تتبناها جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية منذ تأسيسها. حيث يمكّن الذكاء الاصطناعي من خلال الجمع بين قوة الحوسبة والقدرات المتخصصة المطلوبة، لتبني نماذج التعلم الآلي وتدريب كميات هائلة من البيانات. كما تعمل الحوسبة الفائقة على تعزيز أعمال الجامعة في مجال الذكاء الاصطناعي من خلال دمج بيئة تطوير تقنية تعليم الآلة، والجمع بين النظام الأساسي لبرامج التعلم الآلي وتقنيات الحوسبة الفائقة الرئيسية.

مهام حاسوب شاهين المتنوعة

تستخدم كاوست حاسوب شاهين في مجموعة واسعة من المهام، بما في ذلك التحليلات الرياضية، والنمذجة، والمحاكاة، مع تطبيقات في العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والبيئية، وعلوم المواد، والتنقيب وإدارة مكامن النفط، بالإضافة إلى معالجة البيانات الكبيرة، مثل المعلومات البيولوجية والإحصاء، والحوسبة المرئية والفائقة.

حاسوب شاهين ودوره في أبحاث الطاقة النظيفة

تعتمد الأبحاث والتجارب بشكل أساسي على عمليات حوسبة عالية الأداء، مثل تلك التي تتم في مركز أبحاث الاحتراق النظيف. تهدف هذه الأبحاث إلى إجراء مئات من تفاعلات الاحتراق لتحويل الوقود الأحفوري إلى ماء وثاني أكسيد الكربون، مع التركيز على الاستخدام الأمثل للطاقة من الوقود، وذلك عبر ابتكار طرق فعالة لاستغلال زيوت الوقود الثقيلة والتخلص من الرواسب النفطية صعبة الاحتراق، بهدف إنتاج وقود سهل الاحتراق ومنخفض التكلفة.

التطور التاريخي لـ حاسوب شاهين

حاسوب شاهين 1

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

حاسوب شاهين 2

في خطوة تطويرية، اقتنت كاوست نظام الحاسب الآلي الخارق كراي XC40، وأطلقت عليه اسم شاهين 2. وصل وزن هذا الحاسوب إلى 109 أطنان، وكان أسرع بـ 25 مرة من سابقه شاهين 1. تم شحن وحدات شاهين 2 إلى مطار جدة في 24 جمادى الأولى 1436هـ/15 مارس 2015م، في 123 صندوقًا على متن طائرة من مطار أوهير الدولي في شيكاغو.

القدرات الفائقة لـ حاسوب شاهين 2

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

حاسوب شاهين 3

يمثل حاسوب شاهين 3 نقلة نوعية أخرى في قدرات الحوسبة الفائقة في كاوست. تم تطويره من قبل شركة (هيوليت باكارد إنتربرايز)، المتخصصة في صناعة الحواسيب العملاقة، وهو أسرع بنحو ست مرات من نظام حاسوب شاهين 2. تتجاوز قوة معالجه 500 ألف حاسوب (ماك بوك برو) من الجيل الحديث تعمل في الوقت نفسه، ويعتمد في بنائه على معمارية الحاسوب العملاق (HPE Cray EX)، الموجودة في ثلاثة من أفضل 10 حواسيب عملاقة في العالم.

استخدامات حاسوب شاهين 3

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. هذه النماذج الرياضية يمكن الاستفادة منها في مجالات عديدة، بما في ذلك الاكتشافات العلمية والتصميم الهندسي.

دور حاسوب شاهين 3 في تحقيق أهداف الاستدامة

في مرحلته الأولى، استخدم شاهين 3 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 يتمتع بالقدرة على إنشاء النماذج بدقة عالية في مجالات تشمل ديناميكيات الغلاف الجوي والمحيطات وهندسة ديناميكا الهواء التي تستخدمها سيارات (الفورمولا 1).

حاسوب شاهين 3 والتصوير العلمي والتحليلي

يوفر شاهين 3 قدرات تصوير علمي وتحليلي متقدمة جدًا في مجالات متنوعة، مثل اكتشاف مكامن النفط، والتصوير الطبي، والتقييم غير المدمر للهياكل والبنى.

و أخيرا وليس آخرا

في الختام، يمثل حاسوب شاهين في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية قفزة نوعية في مجال الحوسبة الفائقة، ليس فقط على مستوى المملكة العربية السعودية، بل على مستوى المنطقة والعالم. بفضل قدراته المتطورة واستخداماته المتنوعة، يساهم شاهين في دعم البحث العلمي، وتعزيز الابتكار، وتحقيق أهداف التنمية المستدامة. يبقى السؤال مفتوحًا حول كيف ستشكل هذه القدرات مستقبل العلوم والتكنولوجيا في المملكة؟