High-Performance Computing in Gaming and Game Development

Abstract

Tämä pro gradu -tutkielma tutkii, kuinka suurteholaskentaa (High-Performance Computing, HPC), erityisesti pilvipohjaisten palveluiden kautta, voidaan hyödyntää peliteollisuudessa kehityksen tehokkuuden parantamiseksi, monimutkaisempien ja skaalautuvampien peliprojektien mahdollistamiseksi sekä tuotantokustannusten vähentämiseksi. Tutkimuksen toimeksiantajana toimi Aura Computing Oy, suomalainen HPC-palveluntarjoaja, joka pyrkii ymmärtämään palveluidensa soveltuvuutta ja taloudellista kannattavuutta pelikehitysstudioille.

Tutkimuksessa käytetään tapaustutkimusmenetelmää ja monipuolisia aineistonkeruumenetelmiä. Aineistoa kerättiin kirjallisuuskatsauksen, alan ammattilaisille suunnatun verkkokyselyn sekä kolmen asiantuntijan, mukaan lukien toimeksiantajan, puolistrukturoitujen haastattelujen avulla. Lisäksi suoritettiin suhteellinen kustannusanalyysi vertailemalla renderöintitehtäviä paikallisella laitteistolla ja suurteholaskentapalveluilla. Sekä abstraktia että empiiristä aineistoa analysoitiin HPC:n integroinnin taloudellisten ja toiminnallisten vaikutusten arvioimiseksi pelituotannon työnkulkuihin.

Analyysi osoittaa, että vaikka käyttöönoton esteitä kuten integroinnin monimutkaisuutta, osaajapulaa ja kustannusten ennakoitavuutta edelleen esiintyy, HPC tarjoaa merkittäviä hyötyjä renderöinnissä, simulaatiossa, tekoälyn kehityksessä ja testausprosesseissa. Empiirinen kustannusvertailu osoittaa, että pilvipohjainen HPC voi ylittää perinteiset ratkaisut sekä suorituskyvyssä että kokonaisomistuskustannuksissa, erityisesti CPU/GPU-intensiivisissä tehtävissä.

Tutkielma esittelee konkreettisia käyttötapauksia, toteutuksen huomioita ja käytännön suosituksia, jotka ovat relevantteja sekä pelistudioille että HPC-palveluntarjoajille. Se edistää teoreettista keskustelua paikkaamalla merkittävää käytännön tutkimuksen puutetta HPC:n hyödyntämisestä pelialalla. Tutkimus tukee toimeksiantajayritystä sen arvolupauksen kehittämisessä pelikehitysasiakkaille.

This master’s thesis investigates how high-performance computing (HPC), particularly through cloud-based services, can be leveraged in the gaming industry to enhance development efficiency, enable more complex and scalable game projects, and reduce production costs. The research was commissioned by Aura Computing Ltd, a Finnish HPC service provider aiming to comprehend the applicability and economic viability of its offerings for game development studios.

The study employs a case study approach with various data collection methods. Data was collected through a literature review, an online survey of industry professionals, and semi-structured interviews with three domain experts, including the commissioner. Additionally, a relative cost analysis was con-ducted by benchmarking rendering tasks across local hardware and high-performance computing service providers. Both abstract and empirical data were analyzed to assess the financial and effective impacts of integrating HPC into game production workflows.

The analysis shows that while adoption barriers such as integration complexity, skill shortages, and cost predictability remain, HPC offers substantial benefits in rendering, simulation, AI development, and test-ing workflows. The empirical cost comparison demonstrates that cloud-based HPC can outperform traditional setups in both performance and total cost of ownership, particularly for CPU/GPU-intensive tasks.

The thesis presents concrete use cases, implementation considerations, and pragmatic recommenda-tions relevant to both game studios and HPC providers. It contributes to the abstract discourse by addressing a noteworthy gap in practical research on HPC in gaming. It supports the commissioning company in refining its value proposition to game development clients.