المركز الوطني لتطبيقات الحوسبة الفائقة

يُعد المركز الوطني لتطبيقات الحوسبة الفائقة ( NCSA ) وحدة تابعة لجامعة إلينوي في أوربانا-شامبين ، ^{[ 1 ]} ويوفر موارد حوسبة عالية الأداء للباحثين في الولايات المتحدة. ويرأس المركز حاليًا البروفيسور رايادورجام سريكانت. ^{[ 2 ]}

يُعدّ المركز الوطني للحوسبة الفائقة (NCSA) أحد المراكز الخمسة الأصلية في برنامج مراكز الحوسبة الفائقة التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم . ^{[ 3 ]} نشأت فكرة إنشاء المركز الوطني للحوسبة الفائقة والمراكز الأربعة الأخرى للحوسبة الفائقة من إحباط مؤسسه، لاري سمارت ، الذي كتب ورقة بحثية مؤثرة بعنوان "نقص الحوسبة الفائقة في الجامعات الأمريكية" عام 1982، بعد أن اضطر للسفر إلى أوروبا في فصل الصيف للوصول إلى أجهزة الحوسبة الفائقة وإجراء أبحاثه. ^{[ 4 ]}

كتب سمارت مقترحًا لتلبية الاحتياجات المستقبلية للبحث العلمي. وانضم إليه سبعة أساتذة آخرون من جامعة إلينوي كباحثين رئيسيين مشاركين، وقدم العديد من الباحثين الآخرين وصفًا لما يمكن تحقيقه في حال قبول المقترح. عُرف هذا المقترح باسم "المقترح الأسود" (نسبةً إلى لون غلافه)، وقُدِّم إلى المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) عام ١٩٨٣. وقد استوفى متطلبات المؤسسة، وأثار محتواه حماسًا فوريًا. مع ذلك، لم تكن لدى المؤسسة أي جهة داعمة له، ولم يتضمن المقترح نفسه آلية واضحة لتنفيذه.

أنشأت المؤسسة الوطنية للعلوم مكتب الحوسبة العلمية عام 1984، وبدعم قوي من الكونغرس، أعلنت عن مسابقة وطنية لتمويل مجموعة من مراكز الحوسبة الفائقة على غرار المركز الموصوف في مقترح بلاك. ^{[ 5 ]} ونتيجة لذلك، تم اعتماد أربعة مراكز للحوسبة الفائقة (كورنيل، إلينوي، برينستون، وسان دييغو)، مع إضافة مركز خامس (بيتسبرغ) لاحقًا.

تمت الموافقة على مقترح بلاك في عام 1985، مما شكل حجر الأساس لمركز NCSA، بتمويل قدره 42,751,000 دولار أمريكي خلال الفترة من 1 يناير 1985 إلى 31 ديسمبر 1989. وكان هذا الأمر جديرًا بالذكر أيضًا، إذ يُعدّ موافقة مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) على مقترح غير مطلوب سابقةً من نوعها. افتتح مركز NCSA أبوابه في يناير 1986. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

في عام 2007، حصل المركز الوطني للحوسبة الفائقة (NCSA) على منحة من المؤسسة الوطنية للعلوم لبناء " Blue Waters "، ^{[ 8 ]} وهو حاسوب فائق قادر على إجراء كوادريليونات من العمليات الحسابية في الثانية، وهو مستوى من الأداء يُعرف باسم بيتا سكيل.

اقتراح أسود

الشعار اعتبارًا من عام 2005

كان "مقترح بلاك" ^{[ 9 ]} عبارة عن مقترح موجز من عشر صفحات لإنشاء مركز للحوسبة الفائقة، والذي أدى في نهاية المطاف إلى تمويل من المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) لإنشاء مراكز للحوسبة الفائقة، بما في ذلك المركز الوطني لتطبيقات الحوسبة الفائقة (NCSA) في جامعة إلينوي. وبهذا المعنى، لا يمكن إنكار الدور المحوري الذي لعبته حكومة الولايات المتحدة في تمويل المركز، وفي إطلاق أول متصفح ويب واسع الانتشار (موزاييك التابع للمركز).

وصفت "المقترح الأسود" القيود المفروضة على أي بحث علمي يتطلب قدرات حاسوبية، ورسمت صورة لعالم مستقبلي من التعاون العلمي المثمر، يتمحور حول إتاحة الوصول الشامل إلى الحواسيب، حيث لا وجود للقيود التقنية على البحث العلمي. والجدير بالذكر أنه عبّر عن رؤية واضحة لكيفية الانتقال من الوضع الراهن إلى المستقبل. حمل المقترح عنوان "مركز للحوسبة الفائقة العلمية والهندسية"، وبلغ عشر صفحات.

كانت رؤية الاقتراح لمستقبل الحوسبة غير عادية أو غير موجودة آنذاك، لكن بعض عناصرها أصبحت الآن شائعة، مثل التصور ، ومحطات العمل ، والإدخال/الإخراج عالي السرعة ، وتخزين البيانات ، وهندسة البرمجيات ، والتعاون الوثيق مع مجتمع المستخدمين متعدد التخصصات.

قد يكتسب قراء "المقترح الأسود" المعاصرون نظرة ثاقبة على عالم لم يعد موجودًا. فالحواسيب اليوم سهلة الاستخدام، والإنترنت حاضر في كل مكان. ويُمنح موظفو الشركات التقنية حسابات حاسوبية فائقة لمجرد كونهم موظفين. الحواسيب متاحة للجميع تقريبًا، ويمكن استخدامها من قبل أي شخص من أي عمر، وهي قابلة للتطبيق في كل شيء تقريبًا.

في ذلك الوقت، لم تكن الحواسيب متاحة إلا لقلة قليلة. بالنسبة للعلماء الذين يحتاجون إليها في أبحاثهم، كان الوصول إليها صعباً إن وُجد أصلاً. وكان لهذا أثرٌ بالغٌ على البحث العلمي. ولا تشير قراءة المنشورات من تلك الفترة إلى أن العلماء كانوا مُلزمين بتعلم التفاصيل التقنية المعقدة لأي أجهزة حاسوب متاحة لهم، مما شكّل عائقاً مُرهقاً أمام أبحاثهم، ومُشتتاً مُملاً للغاية عن اهتماماتهم المهنية.

كان لتطبيق مقترح بلاك دورٌ محوريٌ في تشكيل تكنولوجيا الحواسيب كما نعرفها اليوم، وكان تأثيره على البحث العلمي وغيره بالغًا. قد يكون وصف المقترح لأحدث ما توصل إليه البحث العلمي مُثيرًا للتأمل، وقد تكون القيود المفروضة على استخدام الحواسيب في الجامعات الكبرى مُفاجئة. تُظهر قائمة شاملة لأجهزة الحواسيب العملاقة في العالم أفضل الموارد المُتاحة آنذاك. قد يبدو جوهر المقترح واضحًا الآن، ولكنه كان جديدًا تمامًا في ذلك الوقت.

أعلنت المؤسسة الوطنية للعلوم عن تمويل مراكز الحوسبة الفائقة في عام 1985؛ ^{[ 10 ]} تم تشغيل أول حاسوب فائق في المركز الوطني للحوسبة الفائقة في يناير 1986.

سرعان ما لفتت NCSA انتباه المجتمع العلمي العالمي مع إطلاقها برنامج NCSA Telnet عام 1986. وتلا ذلك عدد من الأدوات الأخرى، وكما هو الحال مع NCSA Telnet، أُتيحت جميعها للجميع مجانًا. في عام 1993، أطلقت NCSA متصفح الويب Mosaic ، أول متصفح ويب رسومي شائع ، والذي لعب دورًا هامًا في توسيع نطاق شبكة الويب العالمية . كتب برنامج NCSA Mosaic كلٌ من مارك أندريسن وإريك بينا ، اللذان طورا لاحقًا متصفح الويب Netscape . تم ترخيص Mosaic لاحقًا لشركة Spyglass، التي شكلت الأساس لمتصفح Internet Explorer . أُطلق على مكمل الخادم اسم NCSA HTTPd ، والذي عُرف فيما بعد باسم خادم Apache HTTP . ^{[ 11 ]}

ومن بين المساهمات البارزة الأخرى التي قدمها المركز الوطني لعلوم الفضاء (NCSA) عمليات محاكاة الثقوب السوداء التي دعمت تطوير مرصد ليغو في عام 1992، وتتبع المذنب هيل-بوب في عام 1997، وإنشاء مجموعة حواسيب بلاي ستيشن 2 في عام 2003، ومراقبة جائحة كوفيد-19 وتطوير لقاح لها . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

في البداية، كانت المكاتب الإدارية للمركز الوطني للحوسبة الفائقة (NCSA) تقع في مبنى موارد المياه، بينما كان الموظفون متفرقين في أنحاء الحرم الجامعي. أما الآن، فيقع مقر المركز في مبنى خاص به شمال مركز سيبل لعلوم الحاسوب مباشرةً ، في موقع ملعب إيليني فيلد، وهو ملعب بيسبول سابق. وتوجد حواسيب المركز الفائقة في المرفق الوطني للحوسبة فائقة السرعة (بيتا سكيل). ^{[ 14 ] [ 15 ]} وأحدث نظام حوسبة فائقة في المركز اليوم هو دلتا إيه آي (DeltaAI)، الممول من المؤسسة الوطنية للعلوم. ^{[ 16 ]}

يُعدّ قسم التصوير المرئي في المركز الوطني لعلوم الفضاء (NCSA) قسمًا عالميًا مرموقًا. وقد ابتكرت دونا كوكس ، رئيسة مختبر التصوير المرئي المتقدم في المركز وأستاذة في كلية الفنون والتصميم بجامعة إلينوي في أوربانا-شامبين ، وفريقها، صورًا مرئية لفيلم IMAX المرشح لجائزة الأوسكار "رحلة كونية"، وحلقتي برنامج PBS NOVA "مطاردة الإعصار العملاق" و"الكون الجامح"، بالإضافة إلى أفلام وثائقية لقناة ديسكفري وتقارير إخبارية لشبكتي CNN وNBC Nightly News. كما تعاونت كوكس والمركز مع المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي لإنتاج صور مرئية عالية الدقة لعرض "جواز سفر إلى الكون" الذي أقامته قبة هايدن السماوية بمناسبة الألفية الجديدة عام 2000، ولفيلم "البحث عن الحياة: هل نحن وحدنا؟". قامت بإنتاج تصورات لمسرح "الانفجار العظيم" في هايدن وعملت مع متحف دنفر للطبيعة والعلوم لإنتاج تصورات عالية الدقة تعتمد على البيانات لتيرابايت من البيانات العلمية لبرنامج "الثقوب السوداء: الجانب الآخر من اللانهاية"، وهو برنامج قبة رقمية عن الثقوب السوداء.

كان يُشار إليه عند انطلاقه عام ١٩٨٦ باسم برنامج الشركاء الصناعيين، وقد ضمن تعاون المركز الوطني للحوسبة الفائقة (NCSA) مع الشركات الكبرى أن تكون خبراته وتقنياته الناشئة ذات صلة بالتحديات الكبرى خارج النطاق الأكاديمي، حال ظهورها. لم يكن للشركاء التجاريين أي سيطرة على البحث أو كيفية التصرف بنتائجه، لكنهم كانوا في وضعٍ مثاليٍّ ليكونوا من أوائل المستفيدين من أي فوائد ناتجة عن البحث. يُطلق على هذا البرنامج الآن اسم "الصناعة" التابع للمركز الوطني للحوسبة الفائقة (NCSA). ^{[ ١٧ ]}

يشمل شركاء العمل السابقون والحاليون ما يلي:

• دونا كوكس
• بيل غروب
• لاري سمارت
• إد سايدل

• الموقع الرسمي
• الموقع الرسمي (القديم) على موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 21-03-2004)
• NCSA على GitHub

40°6′53.4″ شمالاً 88°13′30.0″ غرباً / 40.114833° شمالاً 88.225000° غرباً / 40.114833; -88.225000