Тайны СКИФов

Суперкомпьютеры семейства СКИФ, создаваемые белорусскими и российскими учеными в рамках программы Союзного государства, развиваются поистине впечатляющими темпами. Когда в 2003 году «СКИФ К-500» был занесен в мировой рейтинг пятисот самых высокопроизводительных вычислительных машин (407-е место), это считалось большим прорывом. Но уже в 2004 году новая разработка «СКИФ К-1000» заняла в этом списке 98-е место, а в 2008-м «СКИФ МГУ» фигурировал уже на 22-м. Что позволило достичь таких успехов? Чем еще удивят нас разработчики «СКИФов»?

Тайны СКИФов

Об этом и многом другом мы беседуем с исполнительным директором программы «СКИФ-ГРИД», сотрудником Объединенного института проблем информатики Национальной академии наук Беларуси Анатолием Криштофиком.
— Считалось, что по уровню развития компьютерных технологий мы отстаем от Запада на десятки лет. Но вхождение в мировую суперкомпьютерную элиту оказалось вполне посильной задачей…
— Благодаря восстановлению кооперации ученых России и Беларуси перед нами открылись новые возможности. С 2000 до 2004 года мы вместе работали по программе Союзного государства «СКИФ», а с середины 2007 года начала выполняться союзная программа «СКИФ-ГРИД», являющаяся логическим продолжением «СКИФа». За это время у нас сложился единый научный коллектив, в котором нет деления на «наше» и «ваше». Все разработки, выполняющиеся у нас, использует российская сторона, все разработки российских коллег используем и мы. Объединены усилия десятков научных учреждений двух стран. В той же программе «СКИФ-ГРИД» со стороны Российской Федерации участвуют вузы и организации Академии наук от Дальнего Востока до европейской части России.
Конечно, за эти годы пройден большой путь. Работа по программе начиналась практически с нуля, были сомнения: сможем ли мы вообще это сделать? Ведь когда берешься за новые технологии, нет специалистов не то что подготовленных, а хотя бы просто разбирающихся в этих проблемах. «Набили», конечно, определенное количество «шишек», но результат говорит сам за себя. Сегодня суперкомпьютерные технологии «СКИФ» выходят на передовые позиции в мире.
— В каких отраслях уже нашли свое применение суперкомпьютеры семейства «СКИФ»? Какие преимущества дает их использование на практике?
— Суперкомпьютерные технологии могут применяться для высокопроизводительных вычислений в наукоемких отраслях промышленности, биотехнологиях, медицине, генетике, геологоразведке, для мониторинга окружающей среды, прогнозирования погоды и многих других задач. Главное преимущество «СКИФа» — сверхскоростная обработка информации и выработка конкретных безошибочных решений. К примеру, пиковая производительность суперкомпьютера «СКИФ К-1000» составляет 2,5 триллиона операций в секунду. Понятно, что внедрение таких технологий в практику дает поистине колоссальные результаты.
Возьмем, к примеру, промышленность. Для того, чтобы то же машиностроительное предприятие в условиях жесткой конкуренции могло удерживать и расширять рынки сбыта, оно должно идти в ногу со временем и постоянно предлагать все более качественные новейшие разработки. Так вот благодаря суперкомпьютерным технологиям сроки разработки новых сложных машиностроительных изделий сокращаются до 1,5-2 лет вместо 10—12, требующихся при традиционном подходе. Кроме того, ресурсы суперкомпьютеров позволяют заменять дорогостоящие натурные испытания виртуальными. Это означает, что не надо создавать серию опытных образцов, не надо разбивать их во время реальных испытаний. Эти процессы можно смоделировать. Так, например, при разработке «Боинга-777» за счет моделирования с помощью суперкомпьютера всех происходящих в полете процессов было сэкономлено 2 млрд. долларов!
В России суперкомпьютеры семейства «СКИФ» используются очень активно, причем в самых разных сферах. Белорусские промышленные предприятия тоже постепенно приходят к пониманию тех преимуществ, которые дает вхождение в суперкомпьютерное сообщество. К таким предприятиям, в частности, относятся Минский завод колесных тягачей, Минский моторный завод, Гродненский завод карданных валов «Белкард". Используются «СКИФы» и для нужд белорусской медицины, к примеру, при разработке новых лекарственных форм, исследованиях в онкологии, других областях. Большие перспективы имеют суперкомпьютеры в энергетике. Сейчас мы работаем по двум основным направлениям: оптимизация режимов работы и управления Гродненской ТЭЦ и в области научного сопровождения строительства и эксплуатации будущей белорусской АЭС.
— Учитывая горький чернобыльский опыт, мы хотели бы видеть белорусскую АЭС максимально безопасной и современной. Чем поможет «СКИФ» в достижении этих целей?
— В научном сопровождении строительства и эксплуатации АЭС будет участвовать Объединенный институт энергетических и ядерных исследований «Сосны» НАН Беларуси и Белорусский государственный университет. В «Сосны» нами передан кластер «СКИФ К-500», в БГУ в ближайшее время будет передана половина «СКИФ К-1000". Ресурсы суперкомпьютеров будут применяться для решения как практических, так и научных задач, к примеру, моделирования исследования защитных свойств различных материалов, воздействия радионуклидов на организм человека, совершенствования технологий обращения с радиоактивными отходами на новом объекте и многих других вопросов. Все современные АЭС активно используют в работе суперкомпьютерные технологии. Это позволяет в том числе прогнозировать проблемные ситуации, что дает персоналу возможность для их своевременного устранения.
— Над решением каких задач трудятся разработчики «СКИФа» в настоящий момент?
— В рамках программы «СКИФ-ГРИД» создается уникальный СКИФ-полигон – интегрированная система суперкомпьютерных установок Беларуси и России. Как известно, национальные ГРИД-инфраструктуры создаются сейчас в Великобритании, Германии, Италии, Польше, Японии, других странах мира. Так что мы идем в ногу со временем.
В рамках выполнения программы «СКИФ» в Беларуси был создан один суперкомпьютерный центр — в нашем научном институте. В рамках программы «СКИФ-ГРИД» мы планируем создание в республике распределенной инфраструктуры: помимо нашего института, ее сегменты будут размещены также на базе Объединенного института энергетических и ядерных исследований «Сосны», Белгосуниверситета, Гродненского госуниверситета, БНТУ и БГУИР. В свою очередь, многочисленные российские суперкомпьютерные центры тоже объединяются в единую сеть. И в перспективе нас ждет создание сверхпроизводительного вычислительного пространства Союзного государства с выходом на петофлопы (триллиард (миллион миллиардов) операций в секунду). В настоящее время есть только два суперкомпьютера такой производительности – оба созданы в США. Третье место в мировом списке занимают суперкомпьютеры всего полпетафлопа. То есть мы выйдем на второе место после такого признанного лидера в этой области, как США.
— Звучит, конечно, очень заманчиво. А чем обусловлена необходимость создания такого сверхпроизводительного пространства Союзного государства?
— Объединение вычислительных ресурсов позволит расширить возможности использования в России и Беларуси суперкомпьютерных технологий. Предприятия смогут обходиться без покупки дорогостоящих высокопроизводительных компьютеров и программных комплексов, им нужно будет только подключиться к общей единой вычислительной инфраструктуре и широко использовать ее возможности. А достигнутая за счет объединения ресурсов более высокая производительность позволит решать более сложные задачи, причем делать это еще быстрее и качественнее.
Кроме того, создание сети суперкомпьютерных центров поможет нам в решении другой важной задачи. Если в ведущих вузах республики будут находиться суперкомпьютерные технологии пусть даже небольшой производительности, это очень поможет нам в подготовке специалистов нужного профиля. Почему процесс освоения «СКИФов» идет на практике достаточно сложно? На предприятиях отсутствуют специалисты, способные использовать эти технологии. Эту проблему надо решать как можно быстрее.
— Многие российские институты «увековечили» в своих суперкомпьютерных разработках либо собственные названия, либо названия и символы региона — «СКИФ МГУ», «СКИФ Урал» (Южно-Уральский госуниверситет), «СКИФ Мономах» (Владимирский госуниверситет). Белорусы не думают пойти по тому же пути?
— Как раз собираемся это сделать. В рамках программы «СКИФ-ГРИД» мы создали новый экспериментальный образец, назвав его в честь нашего института «СКИФ ОИПИ». По размеру он в 3 раза меньше, чем «СКИФ К-1000», потребляет в 2,5—3 раза меньше электроэнергии, а его производительность в 4 раза выше (8 триллионов операций в секунду). В первом полугодии этого года будет создан опытный образец «СКИФ ОИПИ» гибридной архитектуры. Он будет включен в состав опытного участка национальной ГРИД-инфраструктуры.
Так что работа в области суперкомпьютерных технологий продолжается. Уверен, что благодаря объединенным усилиям белорусских и российских ученых наши страны будут иметь еще не один повод для гордости.

06:39 30/03/2009




Loading...


загружаются комментарии