Суперкомпьютеры среди нас

Очень скоро в Южно-Уральском госуниверситете появится новейший суперкомпьютер «Скиф-Аврора», входящий в десятку самых мощных вычислительных машин в СНГ. И вовсе не для того, чтобы поигрывать «информационными мускулами».

Область для его применения - вполне конкретная, например, на наших заводах. Об этом, в частности, шла недавно речь на совещании у губернатора Петра Сумина. Суперкомпьютерные и грид-технологии - один из факторов, способных помочь России в деле модернизации. И наш регион в этом смысле в выигрышном положении, считает крупнейший специалист по суперкомьютерам в России замдиректора по научной работе научно-исследовательского вычислительного центра МГУ, член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук Владимир Воеводин. Но возникает любопытная ситуация: возможности компьютеров так быстро развиваются, что уже человек не поспевает за ними. Итак, на что способен суперкомпьютер? Может ли Россия создать свою «Силиконовую долину»? И как компьютерные технологии изменят нашу жизнь в самое ближайшее время?

Привет «Ломоносову»!

- Владимир Валентинович, давайте разберемся с терминами. Что такое грид-технологии?

- Грид - понятие, которое обозначает возможность формирования вычислительных сред из разнородных, распределенных компьютеров. Скажем, здесь 100 компьютеров, на соседнем факультете еще 200 и на заводе еще 500. Их объединяют в сеть для того, чтобы использовать ресурсы там, где они в этот момент нужны. Скажем, на заводе идет какой-то расчет, инженер нажимает кнопку, и даже не подозревает, что задача реально считается на 200 компьютерах в ЮУрГУ.

- А что есть суперкомпьютер?

- Разница между производительностью обычного компьютера и суперкомпьютера - в десятки и сотни тысяч раз. Вообще-то суперкомпьютер - понятие относительное. Это машина, которая считает быстрее всего в данный момент времени. Есть еще шутливое определение: это то, что всегда занимает целый зал. Как сейчас «Скиф-Урал» в ЮУрГУ. Это многотонная махина. Но дет через 10 соответствующая мощность будет у нас в ноутбуке. Прогресс здесь фантастический.

- Говорят, новый суперкомпьютер «Скиф-Аврора», который скоро тоже появится в ЮУрГУ, попал в десятку самых мощных компьютеров СНГ. Это рекламная фишка?

- Нет, существуют общепризнанные рейтинги. Есть, к примеру, мировой ТОП-500. На сайте top500.org можно посмотреть полный список. Его формирует специальная группа на основе объективных критериев. Ежегодно в июне и в ноябре рейтинг уточняется. По этим же правилам формируется ТОП-50 самых мощных компьютеров СНГ. Новый челябинский суперкомпьютер действительно попадает в десятку мощнейших машин в СНГ. И уже фигурирует в мировом ТОП-500.

- А самый мощный в СНГ суперкомпьютер где находится?

- В МГУ. Это «Ломоносов» (имя ему дал президент Медведев). Он занимает 12-е место в ТОП-500.

При чем тут государство?

- Такие машины ведь в своем роде стратегический потенциал? Слышал, что на их продажу на западе существуют ограничения…

- Да, эмбарго никто не отменял. Именно поэтому важно развивать свою суперкомпьютерную промышленность.

- «Скиф-Аврора» - это российский продукт?

- Он делается объединенным коллективом, куда входит Институт программных систем РАН, компания Eurotech и на некоторых условиях партнерства американский Intel. Но в принципе, это считается российской разработкой.

- А «Ломоносов»?

- Российская. Хотя в основе используются западные процессоры - наша промышленность таких не производит. Берется западная элементная база, из нее компонуются наши решения.

- Компоновка - это инновационный процесс?

- Безусловно, это очень сложный процесс, действительно ноу-хау. Все платы, которые используются в «Ломоносове» , спроектированы у нас в стране, на них получено порядка 20 патентов.

- А самый мощный компьютер находится в США?

- Да, увы. В первой десятке лишь один немецкий, один китайский, остальные - американские.

- А где японцы?

- Долгое время они были в числе ведущих игроков, но сейчас опускаются все ниже и ниже.

- Как вы это объясняете?

- Сложно сказать, многое зависит от того, какие приоритеты выбираются государством.

- При чем здесь государство? Компания Intel - это разве не частный бизнес?

- Частный. Но за крупнейшими компаниями правительство США следит. И поддерживает инновационный бизнес.

- Как эту поддержку осуществить в России?

- Мое мнение - было бы желание. Мне очень нравится программа INCITE, которая несколько лет назад началась в Америке. Они не дают денег или налоговых льгот, а распределяют процессоро-часы на суперкомпьютерах. Правительство говорит: предлагайте проект. Но есть условия: вы должны быть коллективом, объединяющим представителей промышленности, науки и образования и суперкомпьютерных центров.

- То есть правительство сводит тех, кому нужно что-то рассчитать с теми, кто может это сделать. Да еще появляется возможность «ковать кадры».

- Да. Кроме того, как промышленность иначе получит доступ к этим рекордным установкам? Купить свой суперкомпьютер? Ну, ничего себе расходы! Вдруг еще не получится? А тут государство дает возможность попробовать на своем. На 2010 год разыграли 1600 млн процессоро-часов.

- Цифра абстрактная…

- Это как если бы 550 компьютеров типа «Скиф-Урал» работали целый год. И такую возможность дает государство под цели важные, но не имеющие явной коммерческой отдачи.

Что конкретно хотим?

- Сейчас заговорили о создании под Москвой «Кремниевой долины», некоего центра по развитию компьютерных и прочих инновационных технологий на манер американской «Силиконовой долины». Это может стать прорывом?

- Очень сложный вопрос. Нужно понимать, какого уровня деньги собираются туда вкладывать, насколько серьезны намерения. В свое время Китай поставил задачу вытеснить на своем рынке Intel и AMD с их процессорами. И выпустил свой процессор, затратив много лет и огромное количество денег. Свой новый суперкомпьютер китайцы делают на основе уже своей элементной базы. Это потрясающий шаг. Нам в «Кремниевой долине» нужно видеть цель. Аккуратно и четко присчитанную. Что мы хотим получить, через сколько лет.

- А каков тут может быть порядок цен?

- Каждый новый завод, который строит Intel для производства процессоров по новой технологии, это 3-4 млрд долларов. Но у нас-то ситуация немножко хуже. Мы, конечно, можем купить готовый завод, но ведь через два года ситуация изменится, мы должны технологии развивать…

- Чтобы у нас не повторилась история с ВАЗом?

- Ну да, да… А тут же все настолько динамично, если ты технологиями не владеешь, то будешь не только постоянно отставать, но и каждые несколько лет тратить 2-3 млрд долларов на покупку нового завода.

Секреты овализации

- Какие задачи из реальной жизни может решать суперкомпьютер?

- Их множество. Вот классическая задача, которая родилась здесь, в Челябинске. Есть такая проблема - овализация труб. Сечение трубы должно быть идеально круглым. Но сделать это очень сложно технически. Если вместо круга получается овал - труба не пригодна для построения нефтепровода. Пресс начинает доводить ее до ума. Очень дорого и нетехнологично. Между тем процесс изготовления трубы правильной формы можно просчитать на суперкомпьютере.

- Для этого нужен именно суперкомпьютер?

- Конечно! Здесь колоссальные расчеты, ведь точность на выходе должна быть до миллиметров. А учитывать надо и свойство металлов, и их поведение при огромных температурах и давлении… Другой пример. Недавно появилась область, в которую мы в МГУ активно вовлечены, - компьютерный дизайн лекарств. Проще говоря, проектирование новых лекарственных препаратов. То, что раньше делали в химлабораториях, сейчас делается на компьютерах. К примеру, какой-то белок человека функционирует неправильно, либо привнесенный белок провоцирует болезнь. У белка есть активный центр, который отвечает за эту вредоносную функцию. Лекарство должно до этого активного центра доводить некоторое соединение, чтобы оно блокировало его. Задача для суперкомпьютера - найти это хорошее соединение, которое послужит основой для проектирования лекарства.

Суперспециалисты для суперкомпьютеров

- А кто должен сообщать тем же трубникам или фармкомпаниям о возможностях современных компьютеров?

- Нужна среда, которая может воспринимать эти технологии и в состоянии будет их использовать. Вот сидят директора предприятий, ты им рассказываешь, насколько важны суперкомпьютеры. А у них же конкретные болячки в голове - нужно людей кормить, баланс сводить, поставщики, сбыт… Но, тем не менее, современный руководитель должен понимать, что без суперкомпьютерных технологий сегодня никуда. Забавный, на первый взгляд, пример. Мировой монстр Procter & Gamble помимо моющих средств и средств гигиены выпускает, в том числе, чипсы «Принглс». В чем была проблема? Чипсы просто разлетались с конвейера. В результате суперкомпьютерного моделирования специалисты компании подобрали форму чипсов, скорость их движения и т.д. Рассчитали все условия, чтобы эти чипсы с конвейера не разлетались. Казалось бы, они что - совсем дураки, для чипсов использовать суперкомпьютер? Не дураки - они считают свою прибыль. Чем известна эта компания? Делает ширпотреб: стоит копейки, но за счет объемов - колоссальные прибыли. Они минимизируют издержки, а когда все умножается на огромные объемы - вот вам и результат…

Так вот сейчас колоссальная проблема - кто будет работать на этих машинах? И внедрять их в промышленность и коммерцию. Ректор МГУ, В.А.Садовничий, на встрече с президентом эту задачу озвучил, и проект нашел поддержку.

- В чем суть будущей программы?

- Цель - создание национальной системы подготовки высококвалифицированных специалистов в области суперкомпьютерных технологий. Ближайший показатель - подготовить 500 специалистов за три года.

- Всего 500 человек?

- Это один из результатов. Все-таки главное - создание системы, то есть их воспроизводство. А разница между обычным IT-специалистом и специалистом по суперкомпьютерам - как между водителем машины и космонавтом.

- А сейчас в России сколько таких специалистов?

- Думаю, человек 70. Конечно, не все 500 будут такого же уровня, не это важно. Ведь мы будем готовить пользователей. Специалисты в области суперкомпьютерных технологий могут иметь какое-то смежное образование. Кто-то должен этим инструментом делать реальное дело.

А человек должен творить

- Владимир Валентинович, интересно от вас получить представление о будущем.

- Мне кажется, в ближайшем будущем одна из ярких вещей, это слияние Интернет- и грид-технологий с суперкомпьютерными технологиями. Появится большое количество общедоступных сетевых сервисов. Многое делает Google в этом направлении. Например, с помощью Google-earth я сейчас могу посмотреть любой участок земного шара. Или вот: на крышах множества автомобилей по всему миру установлены веб-камеры, и с них идет постоянная трансляция в Интернет.

- А что еще появится?

- Ну, скажем, появится какой-нибудь центр он-лайн перевода. Я провожу конференцию, и мне уже не нужно звать переводчика. Подключаюсь к сервису, на него гонится звуковой поток, тут же это переводится на любые языки и возвращается обратно. Делать это будет компьютер. Можно еще пофантазировать: я сижу за компьютером и просто диктую ему. А он распознает звук, переводит в символьную информацию, одновременно запускает программу исправления ошибок, делает редакторскую работу и набирает чистый текст. Причем это все уже очень близко!

- Потрясающе. Но так человек окончательно обленится!

- Всем работы хватит. А человек должен творить…

- Владимир Валентинович, а на суперкомпьютере все можно просчитать?

- Да практически все, если задачу поставить.

- Задача: как управлять страной, чтобы народу не обидно и модернизация прошла успешно.

- Физический процесс мы можем описать с хорошей степенью достоверностью. А вот учесть все факторы в области, где вовлечен человек, наверное, нереально…