Проф. др Мило Томашевић: Наука не познаје границе, а повезивање истраживача кључно је за напредак и иновације

Професор др Мило Томашевић, рођен у Никшићу, био је гост догађаја Дани научне дијаспоре 2024 на Универзитету Црне Горе, у оквиру Фестивала умјетности, науке и културе, гдје је допринио размјени знања и искустава између дијаспоре и научне заједнице у Црној Гори. Овом приликом, професор Томашевић дао је интервју за сајт Универзитета Црне Горе, осврћући се на своја научна достигнућа и значај повезивања са академском заједницом.

Као редовни професор Електротехничког факултета у Београду и бивши декан (2017–2021), остварио је запажен допринос у области паралелних система, алгоритама и структура података, као и криптоанализе. Његова експертиза препозната је широм свијета, гдје је са коауторима одржао позвана предавања и радионице у компанијама, универзитетима и на конференцијама, доприносећи развоју науке и примјени.

„С обзиром на то да се читаве ове године слави 50 година постојања Универзитета Црне Горе, честитам ову значајну годишњицу једној од најважнијих црногорских институција као и бројним колегама и пријатељима са Универзитета и желим им пуно успјеха у будућем раду“, казао је Томашевић на самом почетку разговора.

Академска каријера: Поглед на искуства у региону и Америци

ПР УЦГ: Имате богату академску каријеру, укључујући улоге професора и декана. Како су ваша искуства на универзитетима у Србији, Црној Гори и иностранству утицала на ваш приступ истраживању и предавању?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: Наука не познаје границе и локалне оквире па је повезивање неопходно. Као што каже она латинска пословица, у науци важи – Gens una sumus (Jedan smo narod). Контакти са страним колегама и, поготово, повремени боравци на иностраним универзитетима проширују видике, обогаћују искуства, дају приступ недостајућим ресурсима и омогућавају прилике које без тога не бисте имали. На неколико мојих радова коаутори су инострани истраживачи (Шпанија, Француска, САД), а прилике за неке комерцијалне пројекте за стране компаније на којима сам био ангажован су остварене кроз међународне контакте.

Што се тиче предавања, посебно ми је драго двадесетогодишње ангажовање на Природно-математичком факултету Универзитета Црне Горе и нешто краће на Електротехничком. Иако није било лако долазити сваке двије недјеље, ово ми је дало прилику да упознам многе драге колеге и пријатеље и паметне студенте од којих су данас неки наставници на Универзитету Црне Горе. Доприносом настави рачунарских предмета, на овај начин сам покушао и да одужим неки свој патриотски дуг, бар тако сам ја то осјећао.

ПР УЦГ: Као гостујући истраживач на Универзитету Пурдуе у САД-у и дугогодишњи гостујући професор на Универзитету Црне Горе, какве сте увиде стекли кроз међународну сарадњу и како они обликују ваша тренутна истраживања?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: Искуства са страних и домаћих универзитета показују да су основне академске студије на нашим универзитетима доста добре и да по квалитету у просјеку не заостају много за одговарајућим иностраним, а понекад су и боље. То показују и примјери многих наших свршених студената који су отишли у иностранство. Међутим, што се тиче постдипломских студија, обично је њихов квалитет напољу доста бољи, а поступак студирања ефикаснији. То није ни чудно јер је, поготово у техничко-технолошким наукама, квалитет условљен опремљеношћу лабораторија и могућношћу учествовања на релевантним и актуелним пројектима финансираним од стране научних фондова или компанија. Зато бих предложио сваком младом човјеку да основне студије заврши овдје, а да бар дио постдипломских студија проведе на неком добром иностраном факултету. Младим истраживачима који су овдје завршили докторат, свакако препоручујем постдокторско усавршавање у иностранству.

ПР УЦГ: Ваша истраживања обухватају више области, од паралелних система до криптоанализе. Како балансирате рад на тим различитим пољима и да ли сматрате да знање из једне области често доприноси вашем раду у другој?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: Иако данашње вријеме не погодује некадашњим ‘енциклопедистима’ широког захвата интересовања и подстиче уску специјализацију у области истраживања, сматрам да истраживач мора да избјегне ‘фах идиотизам’ и да има алтернативна истраживачка интересовања. До њих се некад долази систематски, као резултат посебног занимања, порастом актуелности неких области (нпр. као што је данас вјештачка интелигенција), а некада и сасвим случајно у складу са изненада указаном приликом Или потребом. У сваком случају, знања из различитих области могу често давати комплементарне и синергистичке ефекте. Некада вам знање или неко искуство из једне области помогне да ријешите проблем у другој области. Нпр, на прошлогодишњем скупу моја презентација се бавила примјеном општег принципа балансирања између временских и просторних захтјева у разним рачунарским областима са циљем добијања оптималних резултата.

ПР УЦГ: Добитник сте бројних награда и одржали сте позвана предавања на универзитетима и у компанијама широм свијета. Која су то достигнућа на која сте најпоноснији у вашој истраживачкој каријери?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: На научном плану бих истакао међународну препознатљивост у области мултипроцесорских система и паралелног процесирања кроз радове које сам, са коауторима, објавио у утицајним часописима и конференцијама, као и интернационалне научне монографије. Управо су они заслужни за ова предавања на страним универзитетима, конференцијама и компанијама од Хаваја до Јужне Кореје. У стручном раду бих истакао више пројеката које су резултовале иновативним софтверско-хвардверским реализацијама, како у Институту Михајло Пупин у Београду гдје сам започео каријеру, тако и касније. Радио сам пројекте и софтерске и хардверске природе, цивилне и војне намјене, за домаће и стране наручиоце. Неки од њих су уграђивани у комерцијалне системе једне познате рачунарске компаније. На крају, али мени врло важно, на наставном плану ту су и бројни курсеви на Електротехничком факултету у Београду, посебно они основни из програмирања и алгоритама и структура података које слуша велики број студената, као и допринос настави рачунарства на универзитетима у региону.

ПР УЦГ: Били сте декан Електротехничког факултета Универзитета у Београду од 2017. до 2021. године. Који су били кључни изазови и успјеси током вашег мандата и како су утицали на академску заједницу?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: На чело Факултета сам као вршилац дужности декана, чак противно мојој вољи, дошао у једној кризној ситуацији када су на Факултету и изван њега постојала два различита погледа на његову будућност. То је био први од многих изазова који су слиједили и у наредном изборном мандату, па и у још једном в.д. мандату након њега. Тај изазов је успјешно превазиђен и Факултет је наставио на се развија у складу са својом традицијом. Направљена је и нова акредитација установе и студијских програма на сва три нивоа, реакредитација као научне установе, основан први заједнички мастер програм из напредних технологија (са Факултетом организационих наука), потписан споразум са Задужбином Миодрага Костића И МК групом којим се Факултету обезбеђује 2.500м2 опремљеног простора за науку и истраживање, заснован Партнерски програм и потписани уговори о сарадњи са више од 100 компанија, добијена сагласност за финансирање изградње и урађен идејни пројекат нове зграде са 10000 м2 савремено опремљеног простора, итд. Веома успјешно су савладани изазови и ограничења пандемије Covid-19 јер смо били први факултет на Универзитету у Београду који је већ сљедећег дана након увођења ванредног стања започео праву наставу на даљину. Није било лако, али са задовољством могу да кажем да је током овог периода Факултет очувао стабилност и изврсност и остао препознатљив као један од најзначајнијих факултета у Србији и региону на који долазе најбољи средњошколци.

Сарадња дијаспоре

ПР УЦГ: Како оцјењујете догађаје као што је научни симпозијум Дани дијаспоре?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: Имао сам велико задовољство да и ове и прошле године учествујем у раду овог јединственог скупа. Посебна вриједност је то што се на једном месту скупе истраживачи из различитих области: медицине, економије, електротехнике и рачунарства, биоинформатике, математике, физике .., а мултидисциплинарност је кључ будућности. Поред етаблираних научника, изузетно је важно присуство младих истраживача који тек што су докторирали и они дају посебну енергију овом скупу. Контакти који се успоставе на скупу и дружења на пријатним окупљањима су врло корисни за евентуалну будућу сарадњу. Овај скуп показује колико научног потенцијала има Црна Гора и права је штета што ови људи нијесу имали услова да своје доприносе дају у матичној средини.

Мислим да је веома важно да се црногорски истраживачи и научници из дијаспоре повезују са младим истраживачима из Црне Горе и сарађују на актуелним научним проблемима. Управо зато сам за тему моје презентације на овогодишњем скупу изабрао истраживање које је резултат такве сарадње и резултирало је докторском дисертацијим др Милана Радуловића. Колико ја знам, овакав истраживачки напор из архитектуре рачунара је јединствен у Црној Гори. Ова сарадња је, такође, доказ да се чак и овакве врло софистициране студије из архитектуре рачунара, које у иностранству спроводе већи тимови у много бољим условима, могу уз додатни ентузијазам који надокнађује мањак ресурса могу радити и у Црној Гори.

Научни рад

ПР УЦГ: Ваше истраживање фокусира се на спекулацију на нивоу нити (Тхреад-Левел Спецулатион – ТЛС) у вишејезгарним процесорима. Можете ли нам, једноставним ријечима, објаснити шта је ТЛС и зашто је важан за побољшање перформанси савремених рачунара?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: За вишејезгарне процесоре типичан је паралелизам на нивоу нити (ТЛП), а нити су мањи токови инструкција који се могу извршавати симултано на различитим језгрима. Међутим, често између нити постоје потенцијалне зависности по подацима које се могу (али и не морају) остварити у вријеме извршења програма. Класичан приступ је конзервативно увођење софтверске синхронизације која обезбјеђује неспекулативно извршење нити у исправном поретку, али то смањује брзину извршавања, и то непотребно ако се зависности ријетко остваре. У систему са ТЛС техником нити се спекулативно пуштају чак и у случају могућих зависности, али постоји посебна софтверска и/или хардверска подршка која динамички детектује и разријешава зависности између нити. У оваквом систему нити се спекулативно извршавају у паралели на различитим језгрима све док се зависности не детектују. Ако се зависност не појави до краја, ефекти њиховог рада су важећи и нити се извршавају много ефикасније. Ако је спекулација неуспјешна, нит која је нарушила зависност и све наредне спекулативне нити прекидају извршавање, њихови ефекти се поништавају и оне се касније извршавају када се добију исправни подаци. Овим оптимистичким и опортунистичким приступом могу се побољшати перформансе програма.

ПР УЦГ: ТЛС подразумијева паралелно извођење нити које могу зависити од података, уз очување исправности секвенцијалног извршавања. Које су то стварне примјене гдје ова техника може имати значајан утицај?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: Спекулативни паралелизам се може наћи у многим постојећим секвенцијалним апликацијама. ТЛС омогућава паралелизацију секвенцијалних програма без потребе за сложеном анализом зависности и експлицитном синхронизацијом, као и искоришћење пуног потенцијала вишејезгарних процесора у извршавању секвенцијалних апликација опште намјене. ТЛС се најчешће користи у паралелизацији петљи и позива потпрограма. Највећи потенцијал за паралелизацију се налази у петљама јер се свака итерација петље извршава као засебна нит и свака нит извршава исти код. Нешто је теже паралелизовати позиве потпрограма. У том случају се обично сам потпрограм одвија у неспекулативној нити, док се наставак кода иза позива одвија у спекулативној нити уз претпостављене резултате рада потпрограма. Ако дође до погрешне спекулације, резултати рада спекулативних нити се поништавају.

ПР УЦГ: Ваш рад укључује развој СИСЦ протокола за ТЛС. Можете ли укратко описати по чему је овај протокол јединствен и како побољшава перформансе и ефикасност вишејезгарних процесора?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: У нашем предлогу поред спекулације на нивоу регистара, постоји ТЛС подршка за меморијску комуникацију која се заснива на принципима протокола за кохеренцију кеш меморија. Због тога што обједињује одржавање кеш кохеренције и контролу спекулације предложени протокол је назван СИСЦ (Спецулатион Интегратед wитх Сноопy Цохеренце). Протокол користи скуп стања који омогућава кеш кохеренцију и спекулацију тако да обезбјеђује програмски поредак и секвенцијалну семантику. Меморијска комуникација, чување спекулативних података и детекција зависности по подацима се омогућава помоћу дистрибуираних Л1 кеш меморија података са одложеним уписом и са додатом подршком за спекулативно извршавање. Поред основне варијанте протокола засноване на принципу инвалидације – СИСЦ-WИ, предложена је и варијанта са ажурирањем – СИСЦ-WУ у којој међунитна меморијска комуникација може бити иницирана и од стране нити потрошача и од нити произвођача. Поред осталог, овим протоколима се избјегава могуће повећање саобраћаја на магистрали које може продужити вријеме потребно за завршетак нити као и вријеме за иницирање нове нити на истом језгру. Новина у овим протоколима кохеренције и спекулације је и прилагођени алгоритам замјене у кеш меморијама. Приликом избора блока за замјену алгоритам узима у обзир стање ријечи као примарни критеријум умјесто уобичајеног критеријума историје приступа.

Порука младим истраживачима

ПР УЦГ: Шта бисте савјетовали младим истраживачима и студентима који су заинтересовани за области рачунарске архитектуре, паралелне обраде и криптоанализе? Које вјештине и знања сматрате кључним за успјех у овим областима?

ПРОФ. ДР ТОМАШЕВИЋ: Ово су врло активне и изазовне области у којима није лако дати допринос јер су компетитивне и доста се брзо мијењању у складу са напретком технологије. Без обзира на актуелне технологије, општи принципи инжењерске струке и методолошке основе истраживачког поступка су увијек исти па студентима и младим истраживачима савјетујем да посебну пажњу обрате на њихово рано усвајање. Врло је битно да буду интелектуално радознали, да размишљају креативно и да науче како се долази до рјешења проблема. Вријеме идиоритмика је прошло па је неопходна сарадња са колегама из ближе околине, али и из иностранства. Резултати често не долазе брзо па треба бити марљив и истрајан и увијек ићи путем неупитне академске честитости. Наравно, битни су и одговарајући услови рада, опремљене лабораторије, адекватно финансирање, што у нашим условима није увијек случај, али помањкање ресурса никада не смије бити алиби за смањење интереса за истраживање. На многим примјерима у каријери сам видио да ентузијазам младости може превазићи многа ограничења.