Prof. dr Milo Tomašević: Nauka ne poznaje granice, a povezivanje istraživača ključno je za napredak i inovacije

Profesor dr Milo Tomašević, rođen u Nikšiću, bio je gost događaja Dani naučne dijaspore 2024 na Univerzitetu Crne Gore, u okviru Festivala umjetnosti, nauke i kulture, gdje je doprinio razmjeni znanja i iskustava između dijaspore i naučne zajednice u Crnoj Gori. Ovom prilikom, profesor Tomašević dao je intervju za sajt Univerziteta Crne Gore, osvrćući se na svoja naučna dostignuća i značaj povezivanja sa akademskom zajednicom.

Kao redovni profesor Elektrotehničkog fakulteta u Beogradu i bivši dekan (2017–2021), ostvario je zapažen doprinos u oblasti paralelnih sistema, algoritama i struktura podataka, kao i kriptoanalize. Njegova ekspertiza prepoznata je širom svijeta, gdje je sa koautorima održao pozvana predavanja i radionice u kompanijama, univerzitetima i na konferencijama, doprinoseći razvoju nauke i primjeni.

„S obzirom na to da se čitave ove godine slavi 50 godina postojanja Univerziteta Crne Gore, čestitam ovu značajnu godišnjicu jednoj od najvažnijih crnogorskih institucija kao i brojnim kolegama i prijateljima sa Univerziteta i želim im puno uspjeha u budućem radu“, kazao je Tomašević na samom početku razgovora.

Akademska karijera: Pogled na iskustva u regionu i Americi

PR UCG: Imate bogatu akademsku karijeru, uključujući uloge profesora i dekana. Kako su vaša iskustva na univerzitetima u Srbiji, Crnoj Gori i inostranstvu uticala na vaš pristup istraživanju i predavanju?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: Nauka ne poznaje granice i lokalne okvire pa je povezivanje neophodno. Kao što kaže ona latinska poslovica, u nauci važi – Gens una sumus (Jedan smo narod). Kontakti sa stranim kolegama i, pogotovo, povremeni boravci na inostranim univerzitetima proširuju vidike, obogaćuju iskustva, daju pristup nedostajućim resursima i omogućavaju prilike koje bez toga ne biste imali. Na nekoliko mojih radova koautori su inostrani istraživači (Španija, Francuska, SAD), a prilike za neke komercijalne projekte za strane kompanije na kojima sam bio angažovan su ostvarene kroz međunarodne kontakte.

Što se tiče predavanja, posebno mi je drago dvadesetogodišnje angažovanje na Prirodno-matematičkom fakultetu Univerziteta Crne Gore i nešto kraće na Elektrotehničkom. Iako nije bilo lako dolaziti svake dvije nedjelje, ovo mi je dalo priliku da upoznam mnoge drage kolege i prijatelje i pametne studente od kojih su danas neki nastavnici na Univerzitetu Crne Gore. Doprinosom nastavi računarskih predmeta, na ovaj način sam pokušao i da odužim neki svoj patriotski dug, bar tako sam ja to osjećao.

PR UCG: Kao gostujući istraživač na Univerzitetu Purdue u SAD-u i dugogodišnji gostujući profesor na Univerzitetu Crne Gore, kakve ste uvide stekli kroz međunarodnu saradnju i kako oni oblikuju vaša trenutna istraživanja?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: Iskustva sa stranih i domaćih univerziteta pokazuju da su osnovne akademske studije na našim univerzitetima dosta dobre i da po kvalitetu u prosjeku ne zaostaju mnogo za odgovarajućim inostranim, a ponekad su i bolje. To pokazuju i primjeri mnogih naših svršenih studenata koji su otišli u inostranstvo. Međutim, što se tiče postdiplomskih studija, obično je njihov kvalitet napolju dosta bolji, a postupak studiranja efikasniji. To nije ni čudno jer je, pogotovo u tehničko-tehnološkim naukama, kvalitet uslovljen opremljenošću laboratorija i mogućnošću učestvovanja na relevantnim i aktuelnim projektima finansiranim od strane naučnih fondova ili kompanija. Zato bih predložio svakom mladom čovjeku da osnovne studije završi ovdje, a da bar dio postdiplomskih studija provede na nekom dobrom inostranom fakultetu. Mladim istraživačima koji su ovdje završili doktorat, svakako preporučujem postdoktorsko usavršavanje u inostranstvu.

PR UCG: Vaša istraživanja obuhvataju više oblasti, od paralelnih sistema do kriptoanalize. Kako balansirate rad na tim različitim poljima i da li smatrate da znanje iz jedne oblasti često doprinosi vašem radu u drugoj?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: Iako današnje vrijeme ne pogoduje nekadašnjim ‘enciklopedistima’ širokog zahvata interesovanja i podstiče usku specijalizaciju u oblasti istraživanja, smatram da istraživač mora da izbjegne ‘fah idiotizam’ i da ima alternativna istraživačka interesovanja. Do njih se nekad dolazi sistematski, kao rezultat posebnog zanimanja, porastom aktuelnosti nekih oblasti (npr. kao što je danas vještačka inteligencija), a nekada i sasvim slučajno u skladu sa iznenada ukazanom prilikom Ili potrebom. U svakom slučaju, znanja iz različitih oblasti mogu često davati komplementarne i sinergističke efekte. Nekada vam znanje ili neko iskustvo iz jedne oblasti pomogne da riješite problem u drugoj oblasti. Npr, na prošlogodišnjem skupu moja prezentacija se bavila primjenom opšteg principa balansiranja između vremenskih i prostornih zahtjeva u raznim računarskim oblastima sa ciljem dobijanja optimalnih rezultata.

PR UCG: Dobitnik ste brojnih nagrada i održali ste pozvana predavanja na univerzitetima i u kompanijama širom svijeta. Koja su to dostignuća na koja ste najponosniji u vašoj istraživačkoj karijeri?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: Na naučnom planu bih istakao međunarodnu prepoznatljivost u oblasti multiprocesorskih sistema i paralelnog procesiranja kroz radove koje sam, sa koautorima, objavio u uticajnim časopisima i konferencijama, kao i internacionalne naučne monografije. Upravo su oni zaslužni za ova predavanja na stranim univerzitetima, konferencijama i kompanijama od Havaja do Južne Koreje. U stručnom radu bih istakao više projekata koje su rezultovale inovativnim softversko-hvardverskim realizacijama, kako u Institutu Mihajlo Pupin u Beogradu gdje sam započeo karijeru, tako i kasnije. Radio sam projekte i softerske i hardverske prirode, civilne i vojne namjene, za domaće i strane naručioce. Neki od njih su ugrađivani u komercijalne sisteme jedne poznate računarske kompanije. Na kraju, ali meni vrlo važno, na nastavnom planu tu su i brojni kursevi na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu, posebno oni osnovni iz programiranja i algoritama i struktura podataka koje sluša veliki broj studenata, kao i doprinos nastavi računarstva na univerzitetima u regionu.

PR UCG: Bili ste dekan Elektrotehničkog fakulteta Univerziteta u Beogradu od 2017. do 2021. godine. Koji su bili ključni izazovi i uspjesi tokom vašeg mandata i kako su uticali na akademsku zajednicu?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: Na čelo Fakulteta sam kao vršilac dužnosti dekana, čak protivno mojoj volji, došao u jednoj kriznoj situaciji kada su na Fakultetu i izvan njega postojala dva različita pogleda na njegovu budućnost. To je bio prvi od mnogih izazova koji su slijedili i u narednom izbornom mandatu, pa i u još jednom v.d. mandatu nakon njega. Taj izazov je uspješno prevaziđen i Fakultet je nastavio na se razvija u skladu sa svojom tradicijom. Napravljena je i nova akreditacija ustanove i studijskih programa na sva tri nivoa, reakreditacija kao naučne ustanove, osnovan prvi zajednički master program iz naprednih tehnologija (sa Fakultetom organizacionih nauka), potpisan sporazum sa Zadužbinom Miodraga Kostića I MK grupom kojim se Fakultetu obezbeđuje 2.500m2 opremljenog prostora za nauku i istraživanje, zasnovan Partnerski program i potpisani ugovori o saradnji sa više od 100 kompanija, dobijena saglasnost za finansiranje izgradnje i urađen idejni projekat nove zgrade sa 10000 m2 savremeno opremljenog prostora, itd. Veoma uspješno su savladani izazovi i ograničenja pandemije Covid-19 jer smo bili prvi fakultet na Univerzitetu u Beogradu koji je već sljedećeg dana nakon uvođenja vanrednog stanja započeo pravu nastavu na daljinu. Nije bilo lako, ali sa zadovoljstvom mogu da kažem da je tokom ovog perioda Fakultet očuvao stabilnost i izvrsnost i ostao prepoznatljiv kao jedan od najznačajnijih fakulteta u Srbiji i regionu na koji dolaze najbolji srednjoškolci.

Saradnja dijaspore

PR UCG: Kako ocjenjujete događaje kao što je naučni simpozijum Dani dijaspore?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: Imao sam veliko zadovoljstvo da i ove i prošle godine učestvujem u radu ovog jedinstvenog skupa. Posebna vrijednost je to što se na jednom mestu skupe istraživači iz različitih oblasti: medicine, ekonomije, elektrotehnike i računarstva, bioinformatike, matematike, fizike .., a multidisciplinarnost je ključ budućnosti. Pored etabliranih naučnika, izuzetno je važno prisustvo mladih istraživača koji tek što su doktorirali i oni daju posebnu energiju ovom skupu. Kontakti koji se uspostave na skupu i druženja na prijatnim okupljanjima su vrlo korisni za eventualnu buduću saradnju. Ovaj skup pokazuje koliko naučnog potencijala ima Crna Gora i prava je šteta što ovi ljudi nijesu imali uslova da svoje doprinose daju u matičnoj sredini.

Mislim da je veoma važno da se crnogorski istraživači i naučnici iz dijaspore povezuju sa mladim istraživačima iz Crne Gore i sarađuju na aktuelnim naučnim problemima. Upravo zato sam za temu moje prezentacije na ovogodišnjem skupu izabrao istraživanje koje je rezultat takve saradnje i rezultiralo je doktorskom disertacijim dr Milana Radulovića. Koliko ja znam, ovakav istraživački napor iz arhitekture računara je jedinstven u Crnoj Gori. Ova saradnja je, takođe, dokaz da se čak i ovakve vrlo sofisticirane studije iz arhitekture računara, koje u inostranstvu sprovode veći timovi u mnogo boljim uslovima, mogu uz dodatni entuzijazam koji nadoknađuje manjak resursa mogu raditi i u Crnoj Gori.

Naučni rad

PR UCG: Vaše istraživanje fokusira se na spekulaciju na nivou niti (Thread-Level Speculation – TLS) u višejezgarnim procesorima. Možete li nam, jednostavnim riječima, objasniti šta je TLS i zašto je važan za poboljšanje performansi savremenih računara?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: Za višejezgarne procesore tipičan je paralelizam na nivou niti (TLP), a niti su manji tokovi instrukcija koji se mogu izvršavati simultano na različitim jezgrima. Međutim, često između niti postoje potencijalne zavisnosti po podacima koje se mogu (ali i ne moraju) ostvariti u vrijeme izvršenja programa. Klasičan pristup je konzervativno uvođenje softverske sinhronizacije koja obezbjeđuje nespekulativno izvršenje niti u ispravnom poretku, ali to smanjuje brzinu izvršavanja, i to nepotrebno ako se zavisnosti rijetko ostvare. U sistemu sa TLS tehnikom niti se spekulativno puštaju čak i u slučaju mogućih zavisnosti, ali postoji posebna softverska i/ili hardverska podrška koja dinamički detektuje i razriješava zavisnosti između niti. U ovakvom sistemu niti se spekulativno izvršavaju u paraleli na različitim jezgrima sve dok se zavisnosti ne detektuju. Ako se zavisnost ne pojavi do kraja, efekti njihovog rada su važeći i niti se izvršavaju mnogo efikasnije. Ako je spekulacija neuspješna, nit koja je narušila zavisnost i sve naredne spekulativne niti prekidaju izvršavanje, njihovi efekti se poništavaju i one se kasnije izvršavaju kada se dobiju ispravni podaci. Ovim optimističkim i oportunističkim pristupom mogu se poboljšati performanse programa.

PR UCG: TLS podrazumijeva paralelno izvođenje niti koje mogu zavisiti od podataka, uz očuvanje ispravnosti sekvencijalnog izvršavanja. Koje su to stvarne primjene gdje ova tehnika može imati značajan uticaj?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: Spekulativni paralelizam se može naći u mnogim postojećim sekvencijalnim aplikacijama. TLS omogućava paralelizaciju sekvencijalnih programa bez potrebe za složenom analizom zavisnosti i eksplicitnom sinhronizacijom, kao i iskorišćenje punog potencijala višejezgarnih procesora u izvršavanju sekvencijalnih aplikacija opšte namjene. TLS se najčešće koristi u paralelizaciji petlji i poziva potprograma. Najveći potencijal za paralelizaciju se nalazi u petljama jer se svaka iteracija petlje izvršava kao zasebna nit i svaka nit izvršava isti kod. Nešto je teže paralelizovati pozive potprograma. U tom slučaju se obično sam potprogram odvija u nespekulativnoj niti, dok se nastavak koda iza poziva odvija u spekulativnoj niti uz pretpostavljene rezultate rada potprograma. Ako dođe do pogrešne spekulacije, rezultati rada spekulativnih niti se poništavaju.

PR UCG: Vaš rad uključuje razvoj SISC protokola za TLS. Možete li ukratko opisati po čemu je ovaj protokol jedinstven i kako poboljšava performanse i efikasnost višejezgarnih procesora?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: U našem predlogu pored spekulacije na nivou registara, postoji TLS podrška za memorijsku komunikaciju koja se zasniva na principima protokola za koherenciju keš memorija. Zbog toga što objedinjuje održavanje keš koherencije i kontrolu spekulacije predloženi protokol je nazvan SISC (Speculation Integrated with Snoopy Coherence). Protokol koristi skup stanja koji omogućava keš koherenciju i spekulaciju tako da obezbjeđuje programski poredak i sekvencijalnu semantiku. Memorijska komunikacija, čuvanje spekulativnih podataka i detekcija zavisnosti po podacima se omogućava pomoću distribuiranih L1 keš memorija podataka sa odloženim upisom i sa dodatom podrškom za spekulativno izvršavanje. Pored osnovne varijante protokola zasnovane na principu invalidacije – SISC-WI, predložena je i varijanta sa ažuriranjem – SISC-WU u kojoj međunitna memorijska komunikacija može biti inicirana i od strane niti potrošača i od niti proizvođača. Pored ostalog, ovim protokolima se izbjegava moguće povećanje saobraćaja na magistrali koje može produžiti vrijeme potrebno za završetak niti kao i vrijeme za iniciranje nove niti na istom jezgru. Novina u ovim protokolima koherencije i spekulacije je i prilagođeni algoritam zamjene u keš memorijama. Prilikom izbora bloka za zamjenu algoritam uzima u obzir stanje riječi kao primarni kriterijum umjesto uobičajenog kriterijuma istorije pristupa.

Poruka mladim istraživačima

PR UCG: Šta biste savjetovali mladim istraživačima i studentima koji su zainteresovani za oblasti računarske arhitekture, paralelne obrade i kriptoanalize? Koje vještine i znanja smatrate ključnim za uspjeh u ovim oblastima?

PROF. DR TOMAŠEVIĆ: Ovo su vrlo aktivne i izazovne oblasti u kojima nije lako dati doprinos jer su kompetitivne i dosta se brzo mijenjanju u skladu sa napretkom tehnologije. Bez obzira na aktuelne tehnologije, opšti principi inženjerske struke i metodološke osnove istraživačkog postupka su uvijek isti pa studentima i mladim istraživačima savjetujem da posebnu pažnju obrate na njihovo rano usvajanje. Vrlo je bitno da budu intelektualno radoznali, da razmišljaju kreativno i da nauče kako se dolazi do rješenja problema. Vrijeme idioritmika je prošlo pa je neophodna saradnja sa kolegama iz bliže okoline, ali i iz inostranstva. Rezultati često ne dolaze brzo pa treba biti marljiv i istrajan i uvijek ići putem neupitne akademske čestitosti. Naravno, bitni su i odgovarajući uslovi rada, opremljene laboratorije, adekvatno finansiranje, što u našim uslovima nije uvijek slučaj, ali pomanjkanje resursa nikada ne smije biti alibi za smanjenje interesa za istraživanje. Na mnogim primjerima u karijeri sam vidio da entuzijazam mladosti može prevazići mnoga ograničenja.