Erin Carson má ERC, chce lepší algoritmy pro superpočítače

Jeden na Univerzitě Karlově, tři v České republice a celkem 408 – tak zní statistika letošních juniorních grantů Evropské výzkumné rady (ERC Starting). Erin Carson z Matematicko-fyzikální fakulty UK bude díky pětiletému grantu analyzovat numerické výpočty a hledat nové algoritmy pro výpočetní systémy.

Erin Carson vystudovala informatiku na University of Virginia, poté pokračovala na Ph. D. na University of California, Berkeley. Nyní je na MFF UK.

„Cílem mého ERC projektu je změnit způsob, jakým lidé přistupují k vytváření a analyzování výpočetních algoritmů pro skutečně velké počítače, ty největší superpočítače na světě,“ vysvětluje Erin Carson, absolventka informatiky (Computer Science) na University of Virginia, jež získala Ph. D. na University of California, Berkeley a nyní již čtvrtým rokem působí na Matematicko-fyzikální fakultě UK.

Šance i pro lepší strojové učení či předpovědi počasí

„U většiny aplikací je téměř nemožné dosáhnout maximálního výkonu na takto velkých počítačích. Proto se používají aproximace – zjednodušování řešeného problémů na různých úrovních, aby bylo možné získat lepší výkon. Naším současným problémem ale je, že tomu příliš dobře nerozumíme, nevíme, co se děje ‚uvnitř‘. Jak jednotlivé druhy úmyslných nepřesností ovlivňují výsledky, které dostáváme,“ říká nová držitelka ERC.

Zdůrazňuje, že porozumění nepřesnostem a jejich vzájemnému ovlivňování nalézá čím dál větší uplatnění v mnoha oblastech výpočtů, při efektivnějším zpracování dat, strojovém učení, ale i numerické předpovědi počasí a v mnoha dalších aplikacích matematického modelování: „Takové porozumění je nyní skutečně potřeba, letos v červnu se nám otevřela éra ‚exascale počítačů‘, což přináší zase zcela nové možnosti a očekává se velký rozvoj této výpočetní oblasti.“

Vědkyně: Klíčová je kombinace

Erin Carson se v ERC projektu zaměří na propojení analýzy jednotlivých zdrojů nepřesností při používání algoritmů pro numerické výpočty. „Nyní lidé aproximace a jejich chyby analyzují a snaží se je pochopit izolovaně, já se je pokusím studovat dohromady, ve vzájemném propojení, protože ony interagují a působí na sebe. Výsledkem by mohly být úpravy metod a algoritmů, které by bylo možné používat pro zlepšení výkonu v nejrůznějších aplikacích,“ vysvětluje vědkyně, která ve své práci využívá poznatky z matematiky i informatiky, stejně jako kombinaci vývoje teorie „na papíře a tabuli“ s numerickými experimenty. „V prvním kroku při analýze algoritmů využívám papír a tužku, následně pak nové nápady implementuji do výpočetních kódů a testuji v počítačových modelech. A to mě na tom i nejvíce baví, když se mi podaří vymyslet, jak by to mohlo být a následně na počítači ověřím, že to tak skutečně je.“

Zásluhu má „Strakoš matrix“

Co přimělo absolventku prestižních amerických univerzit k působení v České republice? „V roce 2016 mě (profesor MFF UK) Zdeněk Strakoš pozval na letní stáž a zalíbilo se mi tu – numerická matematika je zde na špičkové úrovni. Zdeněk mě podpořil, abych požádala o interní podporu UK Primus, což se povedlo a o dva roky později jsem na Matfyzu založila vlastní výzkumný tým,“ vysvětluje Erin Carson své české působení, jehož počátky lze vystopovat ještě o několik let dříve na konferenci ve Španělsku. Proč?

„Jako doktorandka jsem tam měla přednášku a v tehdejší práci využívala data, jimž jsem přezdívala ‚Strakoš matrix‘. Vůbec jsem nevěděla, že Zdeněk Strakoš je v publiku... Na konci přednášky mi dokonce položil otázky a já až zpětně od kolegy zjistila, že to byl on!“ Následně se potkávali i na dalších konferencích a jejich spolupráce se velmi prohloubila: „Zdeněk mi je vzorem, jak při výzkumech v oborech numerické matematiky a výpočetních věd přistupovat. Klade důraz na skutečné pochopení věcí a principů, nikoliv jen na aplikování dostupných technik. Je báječný profesně i lidsky; je mi skutečným mentorem.“

A sám Strakoš pro Forum dodává: „Velmi si vážím toho, že s Erin mohu spolupracovat, je to veliká radost. Mohla si vybrat z řady velmi významných světových pracovišť. To, že pracuje na naší fakultě je pro Univerzitu Karlovu mimořádným přínosem a věřím, že bude mít brzy zajištěnu trvalou pozici a perspektivu. Kéž bychom podobných mimořádných lidských i profesionálních osobností získávali co nejvíce.”

Podle Erin Carson se česká věda od té zahraniční neliší a v Česku speciálně oceňuje otevřené prostředí pro mezinárodní spolupráce. „Kariéra ve vědě má svá úskalí, ale zároveň nabízí obrovskou flexibilitu. Pro mě bylo velmi těžké vybrat si jeden konkrétní obor, proto jsem ráda, že se své práci mohu kombinovat přístupy z matematiky i informatiky. To otvírá mnoho různých témat a aplikací, jimž se mohu věnovat. Navíc tyto mezioborové přístupy jsou ve vědě stále důležitější,“ zdůrazňuje. Jaké jsou její další plány? „Na pět let mám jasno, pak se uvidí. Snad se mi podaří nalézt další zajímavé otázky: třeba pro další ERC grant,“ usmívá se.