De goudmijn van de Cray

Ha!, dachten ir. Edwin Vollebregt en ir. Mark Roest van Technische Wiskunde en Informatica.

Vollebregt en Roest hadden toevallig namelijk onderzoek gedaan dat uiterst relevant is voor Rijkswaterstaat. Hun copromotor prof.dr.ir. A.W. Heemink werkte daar ooit, zodoende.

,,Rijkswaterstaat gebruikt voor het beheer van de kustwateren veel complexe wiskundige modellen”, legt Vollebregt uit. ,,Die modellen zijn niet rechtstreeks door te rekenen, dus moet je gebruik maken van numerieke benaderingen. Het probleem daarbij is de rekentijd. Er zijn modellen die een uur rekentijd nodig hebben voor de simulatie van een uur reële tijd. Die zijn dus niet bruikbaar voor voorspellingen.”

Nu zijn die modellen de uitkomst van jarenlange ervaring, dus daar valt niet zomaar wat aan te veranderen. De oplossing is dan: het model doorrekenen op een parallelle computer. Als je meer processoren tegelijk aan het werk zet, ben je eerder klaar. Dat geldt ook voor het doorrekenen van de stromingen in het Rijn-Maasmond gebied, waar Vollebregt en Roest aan werkten.

Vollebregt: ,,Over het parallelliseren van zulke complexe systemen is maar weinig bekend, vandaar dat we onze eigen benadering ontwikkeld hebben. Normaalgesproken zoek je binnen de bestaande code naar delen die parallel uitgevoerd kunnen worden. Wij hebben echter het door te rekenen gebied opgedeeld en gebruiken het oorspronkelijke programma per deelgebied, uitgebreid met programmatuur voor de onderlinge communicatie. Op de Cray T3E leverde dat een zestig keer zo snel programma op.”
Bedrijf

Dat is natuurlijk heel fraai, maar Rijkswaterstaat heeft geen Cray T3E. Rijkswaterstaat heeft werkstations. Hoe moet dat nu? Dat is juist het slimme, vertelt Vollebregt: ,,Omdat we gebruik maken van de oorspronkelijke code, is het programma ook uit te voeren op een aantal gekoppelde werkstations. Sterker nog, het werkt ook op één werkstation, alleen heb je dan geen tijdwinst.”

Met andere woorden: in de benadering van de beide promovendi wordt niet het programma verspreid over meerdere processoren, maar het probleem. Het programma is zodoende helemaal onafhankelijk van het aantal processoren. Daar kan Rijkswaterstaat wat mee.

Het onderzoek van Vollebregt en Roest werd logischerwijs gesponsord door Rijkswaterstaat. Onderzoek betaald door Rijkswaterstaat en dan ook nog meedoen aan de prijsvraag, gaat dat lukken? ,,We hopen van wel”, grijnst Vollebregt, die samen met zijn collega een bedrijfj heeft opgerichten (VORtech Computing) om de opgedane kennis verder uit te buiten. Eerste vermoedelijke klant: Rijkswaterstaat.

In de eerste Delta van dit jaar stond een advertentie waarin Rijkswaterstaat een prijsvraag uitschreef ter gelegenheid van het 200-jarig bestaan. Anderhalve ton is er te verdelen onder TU-studenten en -medewerkers. Ha!, dachten ir. Edwin Vollebregt en ir. Mark Roest van Technische Wiskunde en Informatica.

Vollebregt en Roest hadden toevallig namelijk onderzoek gedaan dat uiterst relevant is voor Rijkswaterstaat. Hun copromotor prof.dr.ir. A.W. Heemink werkte daar ooit, zodoende.

,,Rijkswaterstaat gebruikt voor het beheer van de kustwateren veel complexe wiskundige modellen”, legt Vollebregt uit. ,,Die modellen zijn niet rechtstreeks door te rekenen, dus moet je gebruik maken van numerieke benaderingen. Het probleem daarbij is de rekentijd. Er zijn modellen die een uur rekentijd nodig hebben voor de simulatie van een uur reële tijd. Die zijn dus niet bruikbaar voor voorspellingen.”

Nu zijn die modellen de uitkomst van jarenlange ervaring, dus daar valt niet zomaar wat aan te veranderen. De oplossing is dan: het model doorrekenen op een parallelle computer. Als je meer processoren tegelijk aan het werk zet, ben je eerder klaar. Dat geldt ook voor het doorrekenen van de stromingen in het Rijn-Maasmond gebied, waar Vollebregt en Roest aan werkten.

Vollebregt: ,,Over het parallelliseren van zulke complexe systemen is maar weinig bekend, vandaar dat we onze eigen benadering ontwikkeld hebben. Normaalgesproken zoek je binnen de bestaande code naar delen die parallel uitgevoerd kunnen worden. Wij hebben echter het door te rekenen gebied opgedeeld en gebruiken het oorspronkelijke programma per deelgebied, uitgebreid met programmatuur voor de onderlinge communicatie. Op de Cray T3E leverde dat een zestig keer zo snel programma op.”
Bedrijf

Dat is natuurlijk heel fraai, maar Rijkswaterstaat heeft geen Cray T3E. Rijkswaterstaat heeft werkstations. Hoe moet dat nu? Dat is juist het slimme, vertelt Vollebregt: ,,Omdat we gebruik maken van de oorspronkelijke code, is het programma ook uit te voeren op een aantal gekoppelde werkstations. Sterker nog, het werkt ook op één werkstation, alleen heb je dan geen tijdwinst.”

Met andere woorden: in de benadering van de beide promovendi wordt niet het programma verspreid over meerdere processoren, maar het probleem. Het programma is zodoende helemaal onafhankelijk van het aantal processoren. Daar kan Rijkswaterstaat wat mee.

Het onderzoek van Vollebregt en Roest werd logischerwijs gesponsord door Rijkswaterstaat. Onderzoek betaald door Rijkswaterstaat en dan ook nog meedoen aan de prijsvraag, gaat dat lukken? ,,We hopen van wel”, grijnst Vollebregt, die samen met zijn collega een bedrijfj heeft opgerichten (VORtech Computing) om de opgedane kennis verder uit te buiten. Eerste vermoedelijke klant: Rijkswaterstaat.