Câu chuyện về một siêu máy tính đặc biệt được hình thành từ các máy PlayStation 3

Với một chiếc PS3, bạn có thể trải nghiệm nhiều trò chơi thú vị khác nhau. Nhưng với hàng trăm chiếc PS3, bạn sẽ sở hữu một siêu máy tính mạnh mẽ.

Trong một thùng container ở khuôn viên trường Đại học Massachusetts Dartmouth, có hàng chục chiếc máy PlayStation 3 hoạt động hết công suất. Những chiếc PS3 này không chỉ để giải trí mà còn để thực hiện các phép tính phức tạp trong lĩnh vực vật lý thiên văn.

Dường như không thể tin được, nhưng những chiếc máy chơi game này thực sự đã từng được sử dụng để nghiên cứu về hố đen vũ trụ, xử lý hình ảnh từ máy bay không người lái và chiến thắng các cuộc thi mã hóa.

Quay về quá khứ gần 20 năm, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu nghĩ đến việc tận dụng sức mạnh của các chip đồ họa để tăng khả năng tính toán cho máy tính. Năm 2002, Sony đã phát hành bộ công cụ Linux cho PS2, biến chúng thành máy tính cá nhân.

Quay ngược thời gian cách đây gần 20 năm, các nhà nghiên cứu khi ấy đã nghĩ đến chuyện tận dụng sức mạnh của những con chip đồ họa nhằm tăng khả năng tính toán cho máy tính. Những con chip này đủ mạnh để xử lý những tác vụ đồ họa nặng nề, vậy nên chắc chắn chúng cũng có thể thực hiện những phép tính khổng lồ. Vấn đề tiếp theo là tìm cách để kết nối chúng trở thành một hệ thống chung, từ đó tăng hiệu suất hoạt động của cả cụm máy theo cấp số nhân. Điều này đúng không chỉ với máy tính, mà cả với những chiếc máy chơi game nữa. Tuy nhiên khi ấy, mọi chuyện vẫn chỉ dừng lại ở ý tưởng, bời các nhà nghiên cứu vẫn chưa có được công cụ để hiện thực hóa ý tưởng này.

Năm 2002 đánh dấu bước tiến đầu tiên của những chiếc máy chơi game vào thế giới của những chiếc siêu máy tính, khi mà Sony ra mắt bộ công cụ Linux cho những chiếc PS2 của mình. Bộ công cụ này cho phép người dùng cài hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux vào những chiếc PS2, từ đó biến chúng thành máy tính cá nhân.

'Hành động của Sony đã mở ra cơ hội biến ý tưởng của chúng tôi thành hiện thực,' nhà nghiên cứu Craig Steffen chia sẻ. 'Họ đã cung cấp công cụ, giờ chúng tôi chỉ cần viết mã để hệ thống hoạt động.'

Khi đó, Steffen tham gia dự án biến hàng chục PS2 thành siêu máy tính bằng cách kết nối bộ xử lý Emotion Engine thành cụm CPU mạnh mẽ. Nhóm kết nối khoảng 60 PS2 và lập trình một thư viện cho toàn bộ hệ thống. 

'Cụm siêu máy tính này chạy được, nhưng chúng không ổn định.' Steffen cho biết. Họ gặp phải vấn đề từ bộ nhớ của PS2.

'Mỗi lần sử dụng, kernel lại gặp vấn đề và buộc bạn phải khởi động lại hệ thống.'

Dự án nhanh chóng thất bại vì máy không thực sự hữu ích. Tuy nhiên, Steffen vẫn giữ chiếc PS2 như một kỷ niệm.

Thất bại này không chấm dứt hành trình của PlayStation vào thế giới siêu máy tính. Năm 2006, Sony ra mắt PS3 với cấu hình mạnh mẽ và tiềm năng lớn.

Nhà nghiên cứu về hố đen vũ trụ Gaurav Khanna kể lại việc hình thành PS3:

'Việc thực hiện các giả lập để nghiên cứu về hố đen vũ trụ lúc đó không được đầu tư nhiều, vì tính ứng dụng thực tiễn của những dự án như vậy không cao.'

Vì vậy, ngân sách cho dự án của Khanna rất hạn chế, làm đau đầu cả nhóm nghiên cứu. Trong một buổi họp, một đồng nghiệp của Khanna nhắc đến bộ vi xử lý Cell của PS3 của IBM. Họ nhận ra rằng các con chip tương tự đã được sử dụng trong các siêu máy tính thời điểm đó.

'Chúng tôi thấy hứng thú với máy chơi game này vì nó có tiềm năng trong nghiên cứu khoa học.'

Nhóm nghiên cứu bắt đầu mua PS3 và nghiên cứu để tạo thành một hệ thống siêu máy tính. Sau vài tháng, họ xây dựng thư viện mã nguồn cho hệ thống, tối ưu và sửa lỗi. Khanna và đồng đội bắt đầu với 8 PS3 và khi hoàn thành, hệ thống của họ đã có tổng cộng 176 chiếc PS3. Hệ thống này cho phép Khanna thực hiện các mô hình tính toán lớn về hố đen vũ trụ với chi phí rất nhỏ so với một siêu máy tính bình thường thời điểm đó.

Ngoài Khanna, còn có nhiều người khác cũng muốn tận dụng sức mạnh của PS3 để xây dựng siêu máy tính. Năm 2007, một nhóm nghiên cứu ở Bắc Carolina đã tạo ra siêu máy tính PS3 của riêng họ. Năm 2009, kỹ sư máy tính Mark Barnell tại phòng thí nghiệm Không quân Hoa Kỳ ở New York đã bắt đầu dự án Condor Cluster tương tự.

Tuy nhiên, năm đó, Sony thực hiện nhiều thay đổi trên PS3 của họ. Tháng 9 năm 2009, PS3 Slim ra mắt với cải tiến về bộ nhớ, tản nhiệt và hiệu suất, nhưng mất tính năng chạy hệ điều hành Linux. Sau đó, một lỗ hổng bảo mật đã khiến Sony gỡ bỏ OpenOS khỏi tất cả PS3 cũ vào tháng 3 năm 2010. Điều này làm việc mua PS3 đủ yêu cầu trở nên khó khăn, đặc biệt là với số lượng lớn cho dự án.

Cuối cùng, Barnell và đồng đội phải nhờ Không quân Hoa Kỳ thuyết phục Sony bán lại PS3 cũ chưa được cập nhật firmware cho dự án Condor Cluster. Cần nhiều cuộc họp để hai bên đạt được thỏa thuận, và cuối cùng dự án ra mắt vào năm 2010. Condor Cluster được tạo thành từ hơn 1700 PS3, sử dụng tổng cộng 8km dây nối, và đứng thứ 35 trong bảng xếp hạng siêu máy tính thời điểm đó. 

Nhiệm vụ cốt lõi của Condor Cluster là xử lý hình ảnh từ máy bay không người lái. Chi phí dự án này chỉ khoảng 2 triệu USD, thấp hơn rất nhiều so với siêu máy tính thông thường. Hơn nữa, hệ thống này tiết kiệm điện năng gấp 10 lần.

Tuy nhiên, kỷ nguyên của siêu máy tính PS3 không kéo dài. Cùng với sự phát triển của công nghệ, các siêu máy tính ngày càng mạnh mẽ và nhỏ gọn hơn. PS4, mặc dù mạnh mẽ hơn PS3, nhưng không có ích cho nghiên cứu khoa học.

Và từ đó, kỷ nguyên của siêu máy tính PlayStation kết thúc.

Dự án Condor Cluster của Không quân Hoa Kỳ hoạt động đến năm 2015, khi bị các siêu máy tính mới vượt qua. Một số PS3 trong dự án được tặng hoặc bán cho các nhóm nghiên cứu, và một số được sử dụng trong bộ phim truyền hình.

'Phim có thể hư cấu, nhưng việc dùng PS3 làm siêu máy tính là thực tế,' Mark Barnell nói.

Thùng container chứa hệ thống siêu máy tính PS3 tại trường Đại học Massachusetts Dartmouth trở thành điểm tham quan cho sinh viên mới. Dàn máy là biểu tượng của thời kỳ lịch sử của PS3 trong nghiên cứu khoa học.