Tieteellisen laskennan yhteistyöfoorumi (YTF) on opetus- ja kulttuuriministeriön (OKM) toimeksiannosta ohjannut Tieteellisen laskennan viitearkkitehtuurin laatimista perustuen tehtävänantoon kartoittaa ja identifioida tieteellisten laskentaresurssien, datanhallinnan ja niiden oheispalvelujen viitearkkitehtuuri seuraavalle viidelle vuodelle 2021-2025. Viitearkkitehtuurin tarkoitus on edistää palvelujen kehitystä ja laatua sekä ehdottaa linjauksia ja toimenpiteitä, jotka parantavat tietoteknistä yhteentoimivuutta ja kokonaisarkkitehtuurityötä.
Tieteellisen laskennan toimintaympäristö on nopeassa muutoksessa. Yksi muutoksista on tekoälyn ja data-analytiikan sekä niiden sovellusten käytön laajeneminen yhä useammalla tieteenalalla. Myös muu dataintensiivinen tutkimus lisääntyy jatkuvasti, ja tämä nostaa esille isojen datamassojen koko elinkaaren hallinnan haasteet, mukaan lukien niiden pitkäaikaissäilytyksen infrastruktuurin kasvavan tarpeen. Nämä trendit tuovat uusia käyttäjäkuntia tieteellisen laskennan ja datanhallinnan palveluiden piiriin, ja täten tieteellisen laskennan osaamista pitää pystyä levittämään yhä laajemmalle käyttäjäkunnalle korkeakouluissa ja tutkimuslaitoksissa. Tämä käyttäjäkunnan laajentuminen asettaa uusia haasteita tieteellisen laskennan palvelujen helppokäyttöisyydelle sekä palvelujen suunnittelulle vastaamaan yhä laajemman käyttäjäkunnan tarpeita.
Toinen suuri muutos on uusien laskentajärjestelmien ja erityisesti laskentakiihdytinratkaisujen, kuten grafiikkasuorittimiin perustuvan GPU-laskennan tulo CPU-laskennan rinnalle toiseksi suurteholaskennan keskeiseksi toteutustekniikaksi. Näiden ympäristöjen erittäin nopea uudistumistahti sekä vielä erikoistuneempien laskentajärjestelmien kuten neuroverkkokiihdyttimien ja erilaisten kvanttilaskennan järjestelmien kehittyminen muuttaa tieteellisen laskennan toimintaympäristöä suuntaan, jossa laskentaympäristöt ovat yhä erikoistuneempia.
Suurinvestoinnit ovat mahdollistaneet erittäin tärkeän eurooppalaisen tason yhteistyön laskentainfrastruktuurin kehittämisessä ja tällaisten investointien tekemisen pitää olla jatkossakin mahdollista. Tämän lisäksi olisi hyvä pystyä tekemään huomattavasti nykyistä nopeammalla hankintasyklillä pienempiä ja yhä erikoistuneempia hankintoja laskentainfrastruktuurin pitämiseksi ajantasaisena laskentajärjestelmien ja tutkimuksen tarpeiden nopeasti muuttuessa. Tätä on hankalaa toteuttaa nykyisen muotoisilla melko harvoin toteutuvilla suurinvestoinneilla, joten olisi hyvä saada aikaiseksi nykyisten suurinvestointien rinnalle rahoitusmuoto, jossa pystyttäisiin pitkän aikavälin budjetin puitteissa tarvittaessa tekemään pienempiä täydentäviä hankintoja nopealla aikataululla laskentainfrastruktuuriin uusien laskentajärjestelmien sekä tutkijoiden tarpeiden kehittymisen mukaan.
Uusien laskentajärjestelmien ja GPU-laskennan yhä laajeneva käyttö sekä suurten datamassojen prosessointi ja tallennus vaativat uusien menetelmien ja toimintatapojen oppimista tutkijoilta ja tutkimusryhmiltä. Tämän vuoksi tieteellisen laskennan asiantuntijoiden saatavuus, sekä heidän osaamisensa kehittäminen korkeakouluissa ja tutkimuslaitoksissa on erittäin tärkeää maksimaalisen hyödyn saamiseksi tieteellisen laskennan infrastruktuurihankinnoista. Vaikka laskentainfrastruktuurin fyysinen keskittäminen on jatkossakin monilta osin hyvin järkevää, korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten pitää pystyä tarjoamaan paikallisesti hallinnoitua laskenta- ja tallennuskapasiteettia erityisesti ohjelmistokehitykseen ja suuria datamääriä tuottavien mittalaitteiden datan paikalliseen prosessointiin.
Yhä lisääntyvät mahdollisuudet yhteistyölle eurooppalaisella tasolla tieteellisessä laskennassa erityisesti EuroHPC-konsortion kautta olisi pystyttävä maksimaalisesti hyödyntämään. Tämä sisältää paitsi infrastruktuurin hankinnan niin myös kansainvälisen tutkimusyhteistyön lisäämisen, koulutuspalvelut, sekä tutkimusyhteistyön mahdollisuuksien luomisen teollisuuden kanssa erityisesti EuroHPC-ympäristöjä hyödyksi käyttäen. Parhaimmillaan tämä luo pohjan kunnianhimoisille tutkimushankkeille, luo merkittävästi uutta huippuosaamista Suomeen, vahvistaa yritysten ja yliopistojen yhteistyötä, sekä auttaa houkuttelemaan maahamme ulkomaisia huippuosaajia.
Toimenpide-ehdotukset:
- On mahdollistettava ennustettava, pitkäaikainen tieteellisen laskennan infrastruktuurin rahoitus, joka mahdollistaisi tärkeiden suurinvestointien lisäksi tiheämmät infrastruktuurin päivityssyklit nopeasti muuttuvassa tieteellisen laskennan toimintaympäristössä.
- Tieteellisen datan koko elinkaaren aikaisen hallinnan viitearkkitehtuurin laatiminen tulee käynnistää. Tämän tulee sisältää myös suurten datamassojen pitkäaikaistallennuksen ja sille vaadittavan pitkän aikavälin rahoituksen suunnitelma. Suurten datamassojen pitkäaikaissäilytyksen vaatima infrastruktuuri avoimen tieteen periaatteiden mukaisesti on tärkeä tulevaisuuden kehityskohde. Lisäksi huomiota tulee kiinnittää sensitiiviseen dataan ja datan hallinnoinnin prosesseihin mukaan lukien datan hyödyntämisen tutkimuseettiset kysymykset.
- Korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten oman tieteellisen laskennan osaamisen parantaminen on tärkeää esimerkiksi avaamalla ammattimaisia Research Software Engineer ja Data Scientist -tehtäviä tutkimuksen tueksi ja tieteellisen laskennan käyttäjäkunnan laajentamiseksi. Yksi tarvittavista toimenpiteistä on näissä rooleissa toimivien henkilöiden urapolkujen kehittäminen. Tällainen uusi tieteellisen laskennan osaajien ammatillista kehittymistä tukeva verkosto sekä tieteellisen laskennan palvelujen ja koulutuksen systemaattinen kehittäminen mahdollistavat vielä laajemman käyttäjäkunnan saamisen tieteellisen laskennan piiriin sekä tieteellisen laskennan palvelujen nykyistäkin tehokkaamman hyödyntämisen. Verkoston koordinoijana toimii CSC.
- Keskitetyn kansallisen infrastruktuurin palvelujen kehittämisen ohella myös tutkimuslaitosten ja korkeakoulujen oman laskentainfrastruktuurin kehittäminen on tärkeää erityisesti ohjelmistojen kehitystä varten sekä suuria datamääriä tuottavien instrumenttien tiedon prosessointiin.
- Eurooppa-tason yhteistyötä tulee lisätä sekä infrastruktuurihankinnoissa että tieteellisen laskennan koulutuksessa ja sen tutkijoiden kansainvälisessä verkottamisessa.
- Tutkimuksen ja elinkeinoelämän yhteishankkeita mahdollistavia rahoitusohjelmia ja toimintatapoja tulee kehittää ottamalla huomioon myös EuroHPC/Lumi-infrastruktuurin tuomat uudet mahdollisuudet. Business Finlandin roolia yrityspuolen TKI-rahoituksessa kehitetään.
- Vahvistetaan tutkimuspalveluiden laadun kehittämistä yhteistyössä asiakasorganisaatioiden kanssa hyödyntäen käyttäjälähtöistäpalvelumuotoilua sekä dataa ja raportteja palveluiden käytöstä ja asiakastyytyväisyydestä.
- Tieteellisen ja dataintensiivisen laskennan kyvykkyyksien kehittämistä tukevia tutkimusohjelmia tulee avata Suomen Akatemian kautta.
Tieteellisen Laskennan Yhteistyöfoorumi
Yhteistyöfoorumin kokoonpanoon on nimetty korkeakoulujen ja tutkimuslaitosten datanhallinnan ja tutkimuksen ICT-palveluiden asiantuntijoita, jotka erikoisosaamisensa ansiosta pystyvät identifioimaan tutkimuksen tarpeita ja muuttumista. Yhteistyöfoorumin yhtenä tärkeimmistä tehtävistä on ohjata ulkopuolisen kokonaisarkkitehtuuriselvityksen toteutumista.
Yhteistyöfoorumin jäsenet ovat:
professori Keijo Heljanko, Tietotekniikan tutkimuslaitos HIIT ja Helsingin yliopisto, puheenjohtaja
tietokeskuksen kehittämispäällikkö Riitta Teiniranta, SYKE, varapuheenjohtaja
järjestelmäasiantuntija Mikko Hakala, Aalto-yliopisto
tutkimuksen vararehtori Cimmo Nurmi, Satakunnan ammattikorkeakoulu
tutkimusprofessori Vesa Nykänen, Geologian tutkimuskeskus
projektipäällikkö Jonna Kalermo-Poranen, Kajaanin ammattikorkeakoulu
johtaja Anu Juslin, Tampereen yliopisto
Asiantuntijajäsenet:
opetusneuvos Juha Haataja, opetus- ja kulttuuriministeriö
ylitarkastaja Sami Niinimäki, opetus- ja kulttuuriministeriö
Lisäksi kokonaisarkkitehtuurin laatimiseen ovat osallistuneet:
johtaja Pekka Lehtovuori, CSC
sovellusasiantuntija Juha Fagerholm, CSC
kehityspäällikkö Jussi Heikonen, CSC
asiantuntija Juha Herrala, Tampereen yliopisto
johtava kokonaisarkkitehti Ari Rouvari, CSC
kehityspäällikkö Jussi Tella, CSC
Palvelutyöpajaan 27.5.2020 osallistuivat myös Hannu-Pekka Polttila (GTK), Juha Juvonen (Aalto), Tero Hiekkalinna (THL), Jyrki Luttinen (LUKE), Ilari Lähteenmäki (Aalto), Heikki Lanu (Findata), Joona Tolonen (KAMK), Matti Kämäräinen (IL), Janne Ravantti (HY), Eevaliisa Laine (GTK), Kimmo Kartasalo (TAU), Antti Kahra (GKT), Juhani Forsman (JY), Otto Hyvärinen (IL), Timo Pitkänen (LUKE), Sauli Talja (Ruokavirasto), Enrico Glerean (Aalto), Jari Yli-Hietanen (TAU), Sami Maisala (HY) ja Juha Oksanen (MML).