Спрос на супер-эвм растет
Вячеслав СОЛОВЬЕВ,
первый заместитель директора Российского федерального ядерного центра — ВНИИЭФ — директор Института теоретической и математической физики
Еще в 2011 году специалисты ­ВНИИЭФа при участии организаций РАН и промышленных предприятий сформулировали концепцию создания вычислительных машин эксафлопсного класса в нашей стране. За пять лет основные подходы, изложенные в этой концепции, оправдались: суперкомпьютеры развиваются в направлении гибридных схем с использованием в архитектуре универсальных процессоров и векторных ускорителей.

Однако прогнозы по темпам развития этой технологии в мире, которые были сделаны в 2011 году, не оправдались: американцы планировали создать эксафлопс к 2018 году, сейчас речь идет уже о 2022–2023 годах.

Основные тенденции в этой сфере таковы. Первая — весь мир идет по пути создания гибридных систем. Это оправданная стратегия с точки зрения энергетических затрат. Второй важный момент — необходимо создавать специальные программы, адаптированные к архитектуре машин с высокой степенью распараллеливания. Третье — нужно развивать специальные операционные системы и программное обеспечение.

Сейчас стоит вопрос о том, что может произойти, если наши зарубежные партнеры перекроют доступ к элементной и электронной базе. Насколько к этому готова Россия?
В стране есть определенные успехи — созданы микропроцессоры «­Эльбрус», которые производятся в Зеленограде. Но, к сожалению, они по характеристикам пока на порядок уступают зарубежным аналогам. Тем не менее при серьезной господдержке эту линейку можно развивать. ВНИИЭФ в этом направлении также работает. В прошлом году на базе этого процессора мы создали компактную машину производительностью 0,1 терафлопс. А в этом году планируем поднять производительность в 10 раз. В машине будет полностью отечественная элементная база с нашей системой межпроцессорного обмена, которую мы создаем совместно с НИИИС и НИСИ РАН.
Спрос на суперкомпьютерные технологии в России растет. ВНИИЭФ как один из разработчиков таких систем имеет опыт сотрудничества с промышленными предприятиями Роскосмоса, авиационной и автомобильной промышленности, атомной энергетики. Мы взаимодействуем со сторонними организациями в суперкомпьютерных вычислениях уже пять-шесть лет.

Очень хорошая отдача идет от центра коллективного пользования, а также от применения вычислительного кластера при передаче информации через защищенные каналы связи. Пользуется спросом возможность организации удаленного доступа к нашим вычислительным ресурсам.

Число компаний, которые понимают пользу компьютерного моделирования, растет. Например, Центральный институт авиационного моторостроения работает с нами не первый год. Они очень заинтересованы в использовании суперкомпьютерных технологий для своих задач. Им нравится производить расчеты в режиме удаленного доступа на наших вычислительных системах и с нашими специалистами. Их задачи решаются оперативно, бесперебойно и круглосуточно.

Поэтому, когда мы обсуждали, какой должна быть система организации суперкомпьютерных технологий в России, они горячо высказались в поддержку такой концепции: один или два крупных центра предоставляют свои ресурсы, а промышленные предприятия оснащаются техникой с гораздо меньшей производительностью, которой достаточно для постановки задач и обработки результатов расчетов. Ведь создание локального вычислительного центра, поддержание его надежной бесперебойной работы — дорогое удовольствие для предприятия.

Кроме того, системы достаточно быстро устаревают, требуется их постоянное обновление и развитие. Для поддержания работоспособности вычислительных машин большой мощности необходимы специальные навыки и техническая база. Во ВНИИЭФе этой работой мы занимаемся с 2010 года.

Сегодня более 50 предприятий подключены к ресурсам нашего вычислительного центра по защищенным каналам. Ежедневная круглосуточная суммарная производительность — около 350 Тфлопс. Кроме того, мы поставили на предприятия более 120 компактных машин нашей сборки производительностью от 1 до 5 Тфлопс.

Но так было не всегда. В 2010 году, когда президентский проект развития суперкомпьютерных технологий только начинался, большинство специалистов предприятий, с которыми мы обсуждали эту программу, люди немолодые, скептически относились к тому, что мы сможем с помощью математического моделирования заменить часть экспериментальной отработки.

Тогда за дело взялись те, кто помоложе, кто был настроен более оптимистично; они активно, быстро и с удовольствием освоили эти технологии. Они защищали работы, выполненные в рамках проекта, благодаря чему руководители оценили преимущества от внедрения новых технологий проектирования.
Например, если раньше для отработки ракетного двигателя сжигалось порядка 100 экспериментальных образцов, то сейчас процесс создания нового двигателя с использованием имитационного моделирования на супер-ЭВМ потребовал лишь 10 макетов. Этот пример нам привели специалисты ОАО «Конструкторское бюро химавтоматики» (Воронеж), с которыми мы сотрудничали в рамках этого проекта.
Важно учитывать необходимость подготовки кадров в области суперкомпьютерного моделирования. Подготовить специалистов без возможности доступа вузов к суперкомпьютерным системам невозможно. Поэтому при создании центров должно быть учтено и это. ВНИИЭФ работает в этом направлении. Недавно я побывал в Казанском университете.

Обсудили с ректором вопросы подготовки кадров и совместного участия в работах и проектах, включая суперкомпьютерные технологии. ВНИИЭФ заинтересован в получении из КГУ высококвалифицированных кадров. Итогом встречи стала договоренность о создании «лабораторий» в КГУ и ВНИИЭФе, задачей которых будет определение направлений совместного сотрудничества и более тесного взаимодействия студентов и преподавателей.

Кроме того, мы договорились сотрудничать в рамках проекта «Геоплатформа», который предусматривает создание программного комплекса для управления жизненным циклом геологоразведки и добычи полезных ископаемых. КГУ имеет опыт работы в этом направлении, поскольку Татарстан — нефтедобывающий регион.

Правительство России также поддерживает развитие суперкомпьютерных технологий. Минпромторг готовит госпрограмму развития предприятий ОПК, в которой будет подпрограмма по развитию и внедрению суперкомпьютерных технологий на промышленных предприятиях. ВНИИЭФ готов участвовать в ней: у нас есть и ресурсы в виде аппаратных систем, которые можно совершенствовать и наращивать, и хорошо проработанные и конкурентоспособные программные продукты, такие как ­ЛОГОС. Программа будет рассчитана на пять лет, ее проект пока находится на начальной стадии.

Во всех развитых странах существует госпрограмма по развитию суперкомпьютерных технологий. Самим предприятиям без государственной поддержки это не под силу.

Мы продолжаем создавать компьютеры разной производительности по заказам предприятий. Поставляем компактные ЭВМ, которые работают как обычные персональные компьютеры, а также машины средней производительности — это десятки и сотни Тфлопс. Специалисты ИТМФ собирают их, ставят на них наше системное и программное обеспечение и запускают в работу.

За пять лет мы поставили более 120 компактных машин (1–5 Тфлопс) и ряд крупных ЭВМ по заказам предприятий. Например, для «Атомэнергопроекта» (Санкт-Петербург) мы поставили компьютер в 50 Тфлопс, который вошел в состав программно-технического комплекса для моделирования работы Ленинградской АЭС.

В прошлом году по поручению Дмитрия Рогозина мы совместно со специалистами Роскосмоса и Минпромторга подготовили программу внедрения суперкомпьютерных технологий на предприятиях космической отрасли. В рамках этой программы за РФЯЦ-ВНИИЭФ закреплен целый ряд задач по созданию аппаратных систем и продвижению программных продуктов, таких как ­ЛОГОС, на предприятия Роскосмоса. Сегодня эта программа согласуется на уровне правительства, и мы надеемся, что она также заработает.

Что касается ЛОГОСа, мы подготовили проект, направленный на адаптацию этого программного комплекса к инженерным задачам промышленных предприятий. В настоящее время он проходит проверку, доработку, доводку на целом ряде предприятий атомной отрасли, авиа- и автомобилестроения.

Например, в ОКБ Сухого планируется с 2017 года переходить на использование нашего программного комплекса. Наша задача на ближайшую перспективу — довести ЛОГОС до уровня зарубежных программ по возможностям сервиса, поставки в отчужденном виде и адаптации под конкретные задачи предприятий.

ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА