Будет ли очередь на суперкомпьютер?

 
 

На недавнем заседании президиума Уральского отделения обсуждалось положение о региональной целевой программе развития вычислительных, телекоммуникационных и информационных ресурсов УрО РАН. Речь шла о конкурсе среди научных организаций для выявления крупных задач, требующих параллельных вычислений. Но вот парадокс — заявок на конкурс поступает очень мало, и суперкомпьютер Института математики и механики УрО РАН работает далеко не на полную мощность.
 

Создание многопроцессорной вычислительной техники на Урале началось в 1992 году по инициативе академика А.Ф. Сидорова. Сегодня ИММ УрО РАН и его суперкомпьютерный центр — центр коллективного пользования УрО РАН, официально основанный в 2001 году, — головная организация по созданию и развитию вычислительных ресурсов в Отделении. Суммарная вычислительная мощность СКЦ ИММ около 1200 Гфлопс. При запланированном финансировании в ближайшем будущем (2008 год) производительность самого мощного вычислителя СКЦ из имеющихся в ИММ достигнет одного терафлопса (1012 операций с плавающей точкой).
 

Вычислительные ресурсы суперкомпьютерного центра доступны научным сотрудникам УрО РАН и вузов региона. Пользователям предоставляются все необходимые инструкции в соответствии с уровнем подготовки и полная техническая информация о режимах работы суперкомпьютера, очередности прохождения задач.
 

Однако пользователей СКЦ, особенно со стороны, немного. Считают свои задачи на суперкомпьютере ученые из ИФМ, ИВТЭ, ИХТТ, ИГГ УрО РАН, а также сотрудники УрГУ. Почему же исследователи не стоят в очередь на суперкомпьютер? Об этом состоялся подробный разговор в кабинете директора ИММ члена-корреспондента РАН В.И. Бердышева, где собрались зав. отделом прикладных проблем управления канд. физ.-мат. наук В.Б. Костоусов, зав. отделом вычислительной техники канд. техн. наук М.Л. Гольдштейн, зав. отделом системного обеспечения С.В. Шарф, зав. отделом вычислительных сетей канд. техн. наук И.А.Хохлов.


 



 

В.И. Бердышев: Сегодня наш суперкомпьютерный центр — самый мощный в Уральском отделении. Однако в Урало-Сибирском регионе у нас уже появились соперники: в Ижевске, Томске, в некоторых вузах. Например, в Уфимском авиационном институте и Южно-Уральском университете, которому выделено 75 миллионов рублей на развитие вычислительной техники, суперкомпьютерные центры развиваются значительно интенсивнее. Но дело не в амбициях — мол, мы были первыми, а теперь утрачиваем лидерство. Нас беспокоит, что неполная загруженность в определенном смысле тормозит развитие СКЦ. Чтобы техника совершенствовалась, ее нужно интенсивно использовать. Когда есть большие задачи, программисты и инженеры работают на пределе возможностей, возникают нетривиальные решения, происходит качественный скачок.
 

Современная наука не должна игнорировать перспективы, появляющиеся благодаря использованию параллельных вычислительных технологий. Конечно, некоторые задачи можно решать на персональном компьютере, но есть такие, в том числе и в Уральском отделении, которые требуют параллельных вычислений. Например, проблемы механики сплошной среды, разработка новых лекарственных препаратов, связанная с перебором вариантов структуры лекарства. Трудно себе представить успешное развитие нанотехнологий без глубокой математической проработки, моделирования и счета на супермощных вычислителях.
 

М.Л. Гольдштейн: Вообще-то неполная загруженность вычислительных ресурсов — не только наша проблема. Нигде в мире суперкомпьютеры не загружены на сто процентов. На Западе большие задачи сами «ищут» мощности, распределяясь на несколько машин: сколько-то «находят» в Японии, досчитываются во Франции.
 

На самом деле большие машины должны создаваться под конкретные задачи. И далеко не факт, что супермощный компьютер в Челябинске не будет простаивать. Если лет двадцать назад ученые говорили: дайте нам технику, у нас море задач, то сейчас имеет место их дефицит. Наукоемкая промышленность в России по-прежнему развивается слабо, заказов мало.
 

Одна из причин неполной загрузки нашего СКЦ заключается в том, что многие институты, например, ИФМ, ИОС, ИИФ считают в Москве, а также за рубежом, в Германии и Франции. Однако не очень разумно, имея в Екатеринбурге суперкомпьютер, считать в Москве, где загруженность вычислительной техники достаточно высока.
 

Часть задач «оттягивают» на себя ПК. Тем более что переход на многопроцессорную технику требует больших затрат — финансовых, интеллектуальных и временных.
 

В.Б. Костоусов: Потребность в использовании суперкомпьютера действительно возникает тогда, когда она диктуется внешним заказчиком, ставящим большую промышленную задачу. Или когда ученые озадачены решением таких глобальных проблем, как расшифровка генетического кода или моделирование климатических изменений. Даже в нашем институте не так много задач, требующих большого счета. Но все же они есть. Так, в нашем отделе прикладных проблем управления по хоздоговору с НПО Автоматики решается задача оптимального управления выводом спутника на орбиту с помощью ракеты-носителя «Союз-2», которой заинтересовались французы. Они построили стартовый комплекс для «Союза-2» во Французской Гвиане, поскольку запуск с экватора дешевле. Блок управления создается в НПО Автоматики, а мы рассчитываем оптимальный алгоритм его работы, что позволяет снизить стоимость вывода на орбиту, в частности за счет экономии топлива. Используя наш многопроцессорный вычислитель, мы уже обсчитали около 100 млн виртуальных пусков. Ясно, что в реальности это неосуществимо. Впрочем, такой большой счет требует очень высокой квалификации, которой обладает, например, Тамара Дмитриевна Думшева, специалист старой закалки, привыкший работать при минимальном программном обеспечении.
 

Среди перспективных задач — большие задачи по обработке космических снимков с целью извлечения разнообразной информации, например, о состоянии газо- и нефтепроводов. Такая информация жизненно необходима нефтяникам и газовикам для оперативного экологического и технического мониторинга.
 

С.В. Шарф: Существуют процессы, которые просто невозможно изучать без компьютерного моделирования, без численных экспериментов на большой машине. Помимо уже названных, это исследования развития земной коры на протяжении миллионов лет, геодинамики, глобальная задача предсказания землетрясений (в ее решении наш институт сотрудничает с Международным институтом теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН), моделирование переноса излучения при ядерном взрыве.
 

Возможно, потенциальных пользователей останавливает отсутствие пакетов прикладных программ, с которыми удобно считать, например, Matlab. Приобретение таких программ связано со многими бюрократическими сложностями, и они очень дороги. Средняя стоимость пакета — десятки тысяч евро. Мы не знаем потребностей других институтов в этих пакетах, ведь каждому специалисту нужны свои специальные программы.
 

И все же, несмотря на трудности, использование многопроцессорной техники дает огромные преимущества в плане интенсификации исследовательского процесса. Численный эксперимент, который ПК обсчитывал бы неделю, на суперкомпьютере исследователь может отслеживать каждый день, запуская с вечера программу и утром получая результат.
 

М.Л. Гольдштейн: На суперкомпьютере можно создавать приборные интерфейсы, где будут храниться данные, которые пока невозможно обработать. Причем делать это могут сами исследователи, для этого не нужна специальная подготовка.
 

В.И. Бердышев: У нас постоянно действует семинар, где специалисты из других институтов могут учиться работать на МВС. Есть совместная с УрГУ кафедра современных суперкомпьютерных технологий, которая располагается в институте, поскольку преподаватели — наши сотрудники. Таким образом, мы создаем для пользователей самые благоприятные условия. Странно, но в некоторых институтах Отделения обсуждаются предложения скопить денег и купить вычислительный кластер — маломощный, но свой. Это неперспективные идеи, они могут повлечь необоснованную трату средств.
 

И.А Хохлов: Региональная целевая программа развития вычислительных, телекоммуникационных и информационных ресурсов УрО РАН с 2008 года будет финансироваться во многом по-новому, на конкурсной основе. Объявлены конкурсы по следующим направлениям: проекты решения фундаментальных и прикладных задач с использованием супервычислителей, проекты развития телекоммуникационной инфраструктуры научных центров УрО РАН, проекты создания информационных ресурсов. Если раньше по этой программе деньги выделялись только для развития телекоммуникаций и модернизации суперкомпьютеров, то теперь задачи должны стимулировать развитие этих ресурсов. Если для решения какой-либо проблемы на параллельном вычислителе не хватает ресурсов, в проекте можно запросить финансирование на его модернизацию. Кроме того, в смете проекта можно заложить финансирование приобретения пакетов прикладных программ. Конкурс проектов по созданию информационных ресурсов позволяет получить финансирование на создание электронных журналов, информационных систем, WEB-порталов и т.д.
 

В.И. Бердышев: Сейчас составляется стратегический план развития Академии наук до 2025 г. Хорошо бы сориентироваться, какие задачи, требующие параллельных вычислений, собираются решать институты Отделения в ближайшем будущем, определиться с набором необходимых пакетов прикладных программ. Тогда мы смогли бы более рационально использовать мощности нашего суперкомпьютерного центра и средства региональной целевой программы.
 


Записала Е. ПОНИЗОВКИНА
 

 

ИММ УрО РАН.

 

 

Н а фото: главный электроник Афонин В.Г. и  кандидат технических наук Гольдштейн М.Л.



 

НАУКА УРАЛА
Газета Уральского отделения Российской академии наук
Апрель 2008 г. № 8 - 9 (969)

29.04.08

 Рейтинг ресурсов