СУПЕРреволюция

На летнем заседании Совета Безопасности РФ был рассмотрен и одобрен проект Основ государственной политики в области создания и применения суперкомпьютерных и грид-технологий. Это необходимо для укрепления обороноспособности и безопасности государства, интенсификации социально-экономического развития общества, модернизации и технологического перевооружения экономики России.

Прокомментировать принятый документ и поставленные в нем задачи мы попросили директора Суперкомпьютерного центра (СКЦ) ЮУрГУ, заведующего кафедрой системного программирования, доктора физико-математических наук, профессора Леонида Борисовича СОКОЛИНСКОГО.

— Леонид Борисович, каковы, на ваш взгляд, приоритетные направления использования суперкомпьютерных и грид-технологий в нашем регионе?

— Можно выделить три направления, которые являются приоритетными с учетом специфики нашего региона. На Урале много металлургических, машиностроительных предприятий, в том числе оборонного значения, поэтому первое направление – использование суперкомпьютерных и грид-технологий при проектировании и анализе сложной технической продукции. Оно должно быть приоритетным для всей машиностроительной отрасли России. У нашего университета традиционно сильные научно-технические связи с предприятиями. Суперкомпьютерный центр ЮУрГУ имеет передовое программное обеспечение и солидный опыт применения суперкомпьютеров в инженерном проектировании и анализе. В частности, мы исследовали на виртуальном испытательном стенде новое резьбовое соединение груб, производимых на Челябинском трубопрокатном заводе. Если бы исследование проводилось без помощи суперкомпьютера, тяжеленное изделие пришлось бы везти в Самару, за много километров, где имеется специальный испытательный стенд, а это колоссальные затраты. Представляете, во что обошлись бы испытания?

— В чем выход?

— Все ведущие западные промышленные компании используют суперкомпьютерное моделирование. Моделирование на суперЭВМ сокращает время разработки нового изделия в три-четыре раза и во столько же раз уменьшает затраты ресурсов и энергии. Поэтому в западных автомобильных компаниях смена модельного ряда занимает три-четыре года, а у нас 10 лет.

— Как это работает?

— Сначала создаются компьютерная модель нового изделия и виртуальный испытательный стенд, проводятся вычислительные эксперименты по поиску эффективных проектных решений. И только потом, когда на суперЭВМ получены все необходимые расчеты, создается реальное изделие: автомобиль, самолет и т.п. Отмечу, что потенциал суперкомпьютеров превосходит возможности любых физических испытательных стендов. А если необходимо смоделировать аварийную ситуацию на заводе или электростанции, то тут без суперкомпьютера вообще не обойтись.

На сегодня оптимально было бы (в силу экономических причин, загруженности инженеров на производстве) дать возможность заводам размещать заказы на исследование тех или иных проблем в Суперкомпьютерном центре ЮУрГУ. Мы предлагаем услуги по ценам, близким к демпинговым. Так что компании, фирмы, промышленные предприятия, которым необходимо провести какие-либо исследования с помощью суперкомпьютера, могут обращаться к нам уже сейчас. Наша миссия состоит в том, чтобы помочь предприятиям, специалистам, ученым решать сложные производственные и научные задачи. Наш центр входит в десятку самых мощных суперкомпьютерных центров СНГ. ЮУрГУ - один из соучредителей Суперкомпьютерного консорциума университетов России (http://hpc-russia.ru), куда входят МГУ, Томский и Нижегородский госуниверситеты.

— Хорошо, вернемся к двум другим направлениям...

— Второе приоритетное направление – решение больших вычислительных задач путем объединения нескольких суперкомпьютеров в единую компьютерную сеть на основе грид-технологий.

НАША СПРАВКА

Грид (англ. grid - решетка, сеть) – это согласованная, открытая и стандартизованная компьютерная среда, которая обеспечивает гибкое, безопасное, скоординированное разделение вычислительных ресурсов и ресурсов хранения информации, которые являются частью этой среды, в рамках одной виртуальной организации. В основе грид-сетей лежит тот же всем известный Интернет.

Опыт подобной работы у Суперкомпьютерного центра ЮУрГУ есть. В единую сеть огромной мощности объединены суперкомпьютеры МГУ, ЮУрГУ, Нижегородского государственного университета, Уфимского государственного авиационного технического университета для решения задачи поиска лекарства против повышенной свертываемости крови. Средство найдено, причем оно в два-три раза более эффективно по сравнению с известным зарубежным аналогом.

В этом году ЮУрГУ выиграл конкурс на проведение научных исследований по программе «СКИФ-ГРИД», цель которого – разработка программного обеспечения для суперкомпьютерной сети России и Белоруссии. В качестве соисполнителей участвуют Санкт-Петербургский политехнический университет, инжиниринговая компания «ТЕСИС» (один из ведущих российских разработчиков и поставщиков инженерных решений для промышленных предприятий) из Москвы, российская компания «Сигма Технология» (также из Москвы), занимающаяся многокритериальной оптимизацией инженерных решений.

Третье направление - суперкомпьютерное обеспечение фундаментальных и прикладных научных исследований на Южном Урале. Сейчас суперкомпьютеры применяются во многих областях науки: генной инженерии, физике, химии, экономике. Так, суперкомпьютер ЮУрГУ используется учеными физического факультета для расчета зонных структур фотонных кристаллов. Совместно с УНЦ «Материаловедение и нанотехнологии» и кафедрой «Общая и теоретическая физика» СКЦ выполняет исследования в области моделирования нанотехнологических процессов. Еще одно интересное направление – моделирование тканей и трикотажных изделий. Эти работы СКЦ ЮУрГУ проводит с кафедрой компьютерного моделирования и конструирования одежды факультета сервиса и легкой промышленности. Используя трехмерную компьютерную модель тела человека, исследуем, насколько новое швейное изделие будет удобным, красивым, носким. Идет моделирование новых видов корсетных изделий, в том числе, спортивного и медицинского назначения. Ознакомиться с множеством других задач можно на сайте СКЦ: http://supercomputer.susu.ru.

Нужно четко понимать: без использования суперкомпьютерных и грид-технологий мы не сможем перевести отечественную экономику на инновационные рельсы.

— Президент России Дмитрий Анатольевич Медведев говорил, что значительное число чиновников и руководителей плохо знает, что такое суперкомпьютер и грид. Как заставить отечественные предприятия использовать суперкомпьютерные технологии?

— Да, это серьезная проблема. Я считаю, что на региональном и федеральном уровне должны быть созданы группы, которые разработают комплекс мер по стимулированию промышленных предприятий к использованию суперкомпьютерных и грид-технологий при разработке новых изделий и улучшении существующей продукции. На мой взгляд, требуются определенные налоговые льготы для предприятий, которые внедряют суперкомпьютерные и грид-технологии.

— А что касается мер, позволяющих подтянуть уровень отечественной электронной компонентной базы до потребностей производства суперкомпьютеров?

— Известно, что в этом плане Россия сильно отстала от Запада. Но, по моему мнению, развивать элементную базу для производства мощных процессоров нужно обязательно. Это вопрос обеспечения стратегической безопасности Российской федерации. Пусть в России будет одно предприятие, но мирового уровня, которое обеспечит потребности отечественной промышленности в процессорах для производства суперкомпьютеров. Пусть разрыв будет ликвидирован даже через десять лет, но это лучше, чем постоянная зависимость от заграничных поставок. Отмечу, что это не только моя точка зрения, хотя, разумеется, есть и другие мнения.

— Перейдем к вопросу организации системы подготовки кадров в ведущих вузах страны в области суперкомпьютерных технологий. Эта задача была обозначена на летнем заседании Совбеза как одна из важнейших.

— Южно-Уральский государственный университет – крупнейший вуз России – должен вести подготовку кадров, умеющих работать на суперкомпьютерах, способных создавать для них программное обеспечение и сами суперкомпьютеры. Если не мы, то кто? На кафедре системного программирования уже три года успешно действует школа параллельного программирования. Многие ее выпускники затем становятся нашими студентами. Мы развиваем кооперацию с российскими и зарубежными вузами и суперкомпьютерными центрами. По программе студенческих обменов ЮУрГУ сотрудничает с Пражским политехническим университетом. Наш магистрант Александр Макаров учился там один семестр в прошлом году. Теперь к нам для обучения приехал студент из Чехии Томаш Билек. Он хочет специализироваться в области высокопроизводительных вычислений. Что касается послевузовской подготовки, то здесь нужны и важны стажировки специалистов в ведущих суперкомпьютерных центрах России и мира. В прошлом году три сотрудника нашей кафедры прошли стажировку в суперкомпыотерном центре МГУ. Эта стажировка стала возможна благодаря реализации нацпроекта «Образование». В ЮУрГУ в рамках ФПК действует программа переподготовки преподавателей по направлению «Параллельные вычислительные технологии». На ФПК обучаются преподаватели как нашего университета, так и других вузов России.

Подводя итог, хочу сказать, что наш университет играет в России все более заметную и значимую роль в развитии суперкомпьютерных и грид-технологий и в становлении отечественного суперкомпьютерного образования. От этого зависит будущее нашей страны.

Беседовал Иван ЗАГРЕБИН
Газета «ТехноПолис» No.14 за 26.10.2009