Суперкомпьютеры провоцируют новую промышленную революцию

 

Константин Гурдин

 

Ученые предсказывают начало второй промышленной революции. "Запалом" технологического взрыва станут суперкомпьютеры, способные в сжатые сроки создавать новые двигатели, материалы с уникальными свойствами или революционные лекарства. Благодаря им разработка новых систем и технологий резко ускоряется.

 

Чем наши суперкомпьютеры лучше

 

По словам разработчиков, у российских суперкомпьютеров КПД выше, чем у западных. За счет максимального использования пиковой производительности. Директор Института программных систем РАН Сергей Абрамов приводит такой пример. В мировом рейтинге ТОП-500 суперкомпьютер СКИФ К-500 соседствует с машиной фирмы "Делл". Процессоры у них одинаковые, только в "Скифе" 128 чипов, у "Делла" - 160. При этом производительность на реальных задачах у нашей техники выше. "Они потратили на треть больше "железа", а эффект меньше!" - радуется успеху глава союзной программы.

 

Но основное преимущество отечественных суперкомпьютеров - низкая цена. Стоимость "Скиф-Сайберия" составила 51 млн. рублей. По мировым меркам - почти бесплатно. Для сравнения: недавно компания IBM получила от национального научного фонда США 400 млн. долларов только на предварительные работы по созданию первого в мире компьютера с производительностью в 1 петафлопс (тысяча триллионов операций в секунду). По подсчетам Абрамова, "российский петафлопс" стоил бы в 50 раз меньше.

 

Машины, способные "перемалывать" сотни триллионов чисел в секунду, позволят полностью заменить реальные исследования виртуальными. Например, по словам Бетелина, использование суперкомпьютеров в автопроме сокращает сроки разработки новых моделей с пяти лет до года.

 

Виртуальная экономия

 

"За последние десять лет стоимость суперкомпьютеров упала в 60 раз, а их производительность выросла в 350 раз. Скоро начнется массовое производство такой техники", - рассказывает вице-президент Курчатовского института, академик Владимир Бетелин. Он уверен, что, когда суперкомпьютеры станут доступны даже небольшим компаниям и лабораториям, мир вступит в эру новой промышленной революции.

 

 "Человечество достигло такого уровня развития, что без использования высокопроизводительных вычислений сегодня нельзя создать конкурентоспособную продукцию ни в одной отрасти. Даже если считать Россию сырьевой страной, то и в этом случае для разведки новых месторождений и совершенствования технологий добычи нужны суперкомпьютеры!" - добавляет директор Института программных систем РАН Сергей Абрамов.

 

Уже сейчас тысячи компаний со всего мира все активнее арендуют мощности еще недавно секретных компьютерных лабораторий Невады, Детройта и Лос-Аламоса. Теперь военная техника работает на бизнес. Например, на суперкомпьютере, использовавшемся для расчета эффективности ядерных зарядов, создали новое поколение двигателей внутреннего сгорания. В мировых масштабах экономия на бензине от использования таких моторов составит 30 млрд. долларов в год.

 

Концерн Ford Motor отказался от традиционных стендовых испытаний новых автомобилей. Он проводит краш-тесты на пяти суперкомпьютерах Cray. Стоимость аренды машинного времени - 1 тыс. долларов в час, но расходы окупаются. Компьютерное моделирование позволяет экономить на дорогостоящих макетах, которые в ходе испытаний на прочность гибнут десятками.

 

Компания "Дюпон" разрабатывает на суперкомпьютере новые лекарства, не прибегая к помощи подопытных животных и людей-добровольцев. Австрийский пловец Йен Торп, выигравший три золотых медали на Олимпиаде в Сиднее, во многом обязан успехом костюму, смоделированному мощнейшим суперкомпьютером мира - Deep Blue. Его ткань покрыта мельчайшими бугорками, повторяющими те, что усеивают кожу акул. Они резко сокращают трение о воду, позволяя хищникам развивать фантастические скорости.

 

А концерн "Проктер-и-Гембл" приобрел суперкомпьютер для расчета+ оптимальной формы чипсов. Оказывается, скорость конвейера, на котором они производятся, настолько высока, что при движении картофельные пластинки испытывают сильное сопротивление воздуха. Придав чипсам идеальную аэродинамическую форму, производитель ускорил производство.

 

"Серые супермозги"

 

Как обстоят дела с суперкомпьютерами в нашей стране? В 1960-е годы отечественные вычислительные комплексы были самыми быстрыми в мире. "Из бюджета СССР финансировалось одновременно около десятка альтернативных проектов разработки собственных оригинальных суперкомпьютеров", - рассказывает Сергей Абрамов.

 

Но, несмотря на отдельные удачные разработки, уже в 1970 годы мы сильно отстали от Запада. Достаточно сказать, что проект "Эльбрус" - один из мощнейших советских суперкомпьютеров, разработанный в конце 1980-х годов, по своей производительности был сравним с обычной американской "персоналкой".

 

В дальнейшем американцы делали все возможное, чтобы усилить наше отставание. С 1979 года действует акт экспортной комиссии США, запрещающий поставки производительных компьютеров в нашу страну. Доходит до абсурда: когда производительность обычных процессоров, использующихся в домашних и офисных ПК, дорастает до "оборонной" черты, американским компьютерным компаниям приходится вновь и вновь убеждать свое правительство разрешить продажу этих "бытовых" компонентов в России.

 

Несмотря на запреты, суперкомпьютеры к нам все-таки попадают. Правда, по каналам "серого" импорта. Несколько лет назад Всероссийский научно-исследовательский институт теоретической физики (ВНИИТФ) приобрел за 650 тыс. долларов четыре мощных компьютера у американской компании SGI. Наши ученые закупали технику для работы над экологическими программами. Поэтому SGI решила продать суперкомпьютеры, не получая одобрения американского Госдепа.

 

Но, когда машины доставили в Россию, Виктор Михайлов, тогдашний министр атомной энергетики с гордостью заявил, что вычислительная мощность российских ядерных центров увеличилась в 10 раз. ВНИИТФ расположен в Снежинске (бывшем Челябинске-70) и помимо экологических программ занимается ядерными разработками. Это вызвало резкую реакцию в США, правительство начало расследование, обвинив руководство SGI в нарушении эмбарго. В итоге компанию оштрафовали на несколько миллионов долларов.

 

Это далеко не единственный случай "незаконного" ввоза суперкомпьютеров в Россию. Минатом приобрел мощнейший вычислительный комплекс IBM RS/6000.

 

"Серый" импорт суперкомпьютеров в нашу страну для нужд оборонки за последние пять лет составил, по разным оценкам, от 25 до 50 штук.

 

Дошли своим умом

 

Впрочем, эксперты предсказывают, что в ближайшее время серый импорт суперкомпьютеров сойдет на нет. В нем больше нет необходимости, поскольку мы готовы наладить массовое производство собственных вычислительных машин любой мощности.

 

Правда, российскими их можно назвать с натяжкой. Более половины суперкомпьютеров, входящих в мировой рейтинг ТОП-500, построены на основе обычных серийных процессоров. Но если в домашнем компьютере всего один такой чип, в суперсистемах их тысячи, а порой и сотни тысяч.

 

Например, лидер рейтинга, американский BlueGene/L, перемалывающий данные со скоростью 280 трлн. операций в секунду, построен из 130 тысяч процессоров. А самый мощный российский суперкомпьютер "Скиф-Сайберия", установленный в Томском государственном университете, состоит из 1128 процессоров "Интел Ксеон"

 

"Скиф", занимающий 105 строчку мирового рейтинга, - плод совместной работы российских и белорусских специалистов. Его разработку профинансировал бюджет союзного государства, причем 80% средств дали белорусы. Создателей не смущает тот факт, что компьютер построен из американских процессоров. "Это нормальное международное разделение труда. Чипы, из которых можно делать суперкомпьютеры, из них пять - американские. Немцам, китайцам, швейцарцам и скандинавам приходится проектировать свои машины из того же "железа", что и нам", - объясняет Сергей Абрамов, являющийся научным руководителем и исполнительным директором программы "Скиф", в рамках которой было построено 16 "совместных" суперкомпьютеров.

 

Производят всего семь корпораций "Скиф" - не единственная суперкомпьютерная система российской разработки. Собственные машины серии МВС строит "Межведомственный суперкомпьютерный центр" РАН. Самая мощная из них - МВС-15000ВМ, занимает 187-ю строчку мирового рейтинга. Суперкомпьютерами собственной разработки обзавелись "НИИ машиностроения" из подмосковного Королева и снежинское ООО "Стрела".

 

                                                                                             

 

Кому это надо?

 

Россия способна строить собственные суперкомпьютеры. Но будет ли спрос? "Мы готовы выпускать такую технику серийно. Группа разработчиков находится в "позиции низкого старта". Но заказов до обидного мало", - сетует Абрамов.

 

Основной потребитель российских суперкомпьютеров - академические заведения. Помимо Томского университета, такую технику закупили физический факультет МГУ, Якутский государственный университет и суперкомпьютерный    центр Южно-Уральского государственного университета.

 

А вот коммерческие структуры, решившие приобрести собственные суперкомпьютеры, можно пересчитать по пальцам. Причем все они покупали только зарубежные разработки. В 2006 году четвертым по мощности в России суперкомпьютером обзавелся Сбербанк, но финансисты выбрали систему компании "Хьюлетт-Паккард". Рыбинское НПО "Сатурн" проектирует двигатели АЛ-31Ф для истребителей Су-27 на суперкомпьютерном кластере производства IBM. Технику той же компании закупили "ТатНефтеГеофизика" из Бугульмы и столичный Petroalliance.

 

Тенденция очевидна - российскому бизнесу суперкомпьютеры не слишком нужны, а в отечественные разработки он пока не верит.Поэтому их создатели уповают на поддержку государства. Благо, новые заказы оно гарантировало.

 

Правительство утвердило программу "СКИФ-ГРИД", по которой до 2010 года планируется создать суперкомпьютер с производительностью несколько десятков триллионов операций в секунду. По данным Владимира Бетелина, Россия поставила задачу к 2010 году занять 50-ю строчку в мировом суперкомпьютерном рейтинге.

 

Газета «Аргументы недели», 23 августа 2007 г.