Суперкомпьютеры (рынок России)
Национальный рынок суперкомпьютеров переходит в состояние ожидания политической стабильности и экономической предсказуемости.
Каталог Суперкомпьютеры (системы и проекты) доступен на TAdviser.
Основная статья: Суперкомпьютеры
Российские суперкомпьютеры в рейтинге Top500 мира
Основная статья: Рейтинг суперкомпьютеров мира Top500
Российские суперкомпьютеры регулярно включаются в рейтинг крупнейших суперкомпьютеров мира. При этом вычислительные комплексы Росатома, используемые для моделирования ядерного оружия, нигде и никогда не афишируются, хотя, скорее всего, являются самыми мощными.
Национальная суперкомпьютерная инфраструктура России
Основная статья: Национальная суперкомпьютерная инфраструктура (НСИ)
2024
В Новосибирске запустили суперкомпьютерный центр «Лаврентьев»
В октябре 2024 года в Новосибирском государственном университете (НГУ) начал работу первый сегмент суперкомпьютерного центра «Лаврентьев» с вычислительной мощностью 360 терафлопс, что делает его самым мощным академическим вычислительным комплексом за Уралом. Центр специализируется на работе с большими языковыми моделями и генеративным искусственным интеллектом. Подробнее здесь
В России создателям суперкомпьютеров оплатят присоединение к электросетям
Государство планирует компенсировать компаниям, создающим суперкомпьютеры для обучения искусственного интеллекта (ИИ), затраты на их подключение к электросетям. Об этом стало известно в середине сентября 2024 года. Данная мера поддержки станет частью национального проекта «Экономика данных», который разрабатывается и должен быть запущен в 2025 году. Это решение направлено на значительное увеличение совокупной мощности суперкомпьютеров в России к 2030 году.
Как сообщает «Коммерсантъ», основное внимание уделяется операторам центров обработки данных (ЦОД), которые будут строить новые суперкомпьютеры с графическими процессорами (GPU) для обучения ИИ. Согласно документу федерального проекта «Искусственный интеллект», поддержка будет распределяться на конкурсной основе, и операторы ЦОД, участвующие в программе, обязуются построить новый суперкомпьютер в обмен на компенсацию затрат на техническое присоединение к электросетям. Несмотря на значимость этой меры, объем финансирования пока не раскрыт.
По данным проекта, целью является достижение совокупной мощности суперкомпьютеров для ИИ в 300 петафлопс к 2027 году и 1 эксафлопс (тысяча петафлопс) к 2030 году. Для сравнения, на 2024 год базовой мощностью российских суперкомпьютеров считается 100 петафлопс. Это значительно меньше, чем, например, у суперкомпьютера ISEG, принадлежащего компании Nebius AI, отделившейся от «Яндекса», который обладает мощностью 86,7 петафлопс.Обзор российского рынка банковской цифровизации: импортозамещение, искусственный интеллект и собственные экосистемы 
В аппарате вице-премьера Дмитрия Григоренко уточнили, что параметры проекта продолжают разрабатываться, а в Министерстве цифрового развития добавили, что документ находится на стадии межведомственного согласования.
Согласно словам главного аналитика Центра ИИ Московского физико-технического института Игоря Пивоварова, основные расходы при строительстве суперкомпьютеров для ИИ приходятся на приобретение графических процессоров — около 90%, а на подключение к электросетям уходит всего 2–3% затрат.[1]
Мощность российского суперкомпьютера «Сергей Годунов» выросла в 2 раза
Специалисты группы компаний РСК завершили плановую модернизацию суперкомпьютера «Сергей Годунов» в Институте математики имени С.Л. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (ИМ СО РАН). В итоге суммарная пиковая производительность этого вычислительного комплекса выросла с 54,4 Терафлопс до 114,67 Терафлопс (триллионов операций в секунду) — из них 75,87 Тфлопс на центральных процессорах и 38,8 Тфлопс на графических ускорителях. Об этом представители ГК РСК сообщили TAdviser 12 сентября 2024 года. Подробнее здесь.
В России создан консорциум суперкомпьютерных центров
В России сформирован консорциум «Распределённая научная суперкомпьютерная инфраструктура», объединивший шесть ведущих специализированных центров коллективного пользования (ЦКП). Об этом стало известно в августе 2024 года. Подробнее здесь.
Как суперкомпьютеры в России помогают нефтяникам исследовать недра
Российские нефтяники используют суперкомпьютеры, а также внедряют средства искусственного интеллекта и другие цифровые технологии для ускорения расчетов и повышения эффективности исследования недр. Об этом говорится в материалах, обнародованных в конце мая 2024 года. Подробнее здесь.
Путин поручил нарастить мощность суперкомпьютеров в 10 раз. На это нужны миллиарды рублей
Президент РФ Владимир Путин во время оглашения послания Федеральному собранию в конце февраля 2024 года поручил увеличить минимум в 10 раз мощность отечественных суперкомпьютеров к 2030 году. По словам главы государства, «это абсолютно реалистичная задача».
Путин также подчеркнул, что всю инфраструктуру экономики данных необходимо развивать, и попросил правительство предложить конкретные меры поддержки компаний и стартапов, производящих оборудование для хранения и обработки данных, а также разрабатывающих программное обеспечение.
Ранее в 2024 году президент России поручил кабмину до 1 марта 2024 года разработать и реализовать комплекс мер по увеличению вычислительных мощностей суперкомпьютеров в стране. В частности, правительству поручено разработать механизмы использования архивов государственных и муниципальных органов, библиотечных фондов для создания наборов данных, которые могут быть использованы на безвозмездной основе. Ответственным назначил премьер-министра РФ Михаила Мишустина.
Руководитель департамента расследований T.Hunter, эксперт рынка НТИ SafeNet Игорь Бедеров оценил в 2-3 млрд рублей расходы на увеличение мощности отечественных суперкомпьютеров не менее чем в 10 раз к 2030 году. По словам эксперта, все зависит от того, какими именно путями будет достигнута задача.
 | Что касается количества средств - тут пока непонятно. Надо обеспечить создание собственных квантовых сетей, квантовых центров, квантовых компьютеров, которые могли бы обмениваться данными, - сказал Бедеров в разговоре с «РИА Новости». |  |
По его мнению, увеличение производительности вычислительных машин окажет большое влияние на развитие искусственного интеллекта и другого программного обеспечения, а также откроет новые возможности для сферы кибербезопасности.[2]
В России заработал суперкомпьютер «Сергей Годунов» мощностью 54,4 Тфлопс
В Институте математики имени С.Л. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (ИМ СО РАН) состоялось официальное открытие суперкомпьютера «Сергей Годунов», получившего свое название в память об известном советском и российском математике с мировым именем Сергее Константиновиче Годунове. Об этом 26 февраля 2024 года TAdviser сообщили представители группы компаний РСК. Общая производительность кластера по состоянию на конец февраля 2024 года составляет 54,4 Терафлопс (триллионов операций в секунду). Подробнее здесь.
2023
В Новосибирске запущен суперкомпьютер мощностью 54 трлн операций в секунду для решения сложных задач по физике и биологии
В конце ноября 2023 года в Институте математики СО РАН в Новосибирске был запущен суперкомпьютер, которые поможет ученым решать сложные задачи в области математики, физики, биологии и других наук. Производительность вычислительной машины составляет 54,4 терафлопс, или 54,4 трлн операций в секунду. При этом 19,4 терафлопс будут задействованы на GPU-узлах, уточняет пресс-служба вуза. Подробнее здесь.
Путин поручил обеспечить ученым доступ к суперкомпьютерам
24 ноября 2023 года президент РФ Владимир Путин поручил обеспечить ученым доступ к суперкомпьютерам. Соответствующее заявление глава государства сделал на пленарном заседании конференции, посвященной технологиям искусственного интеллекта. Подробнее здесь.
В МГУ заработал новый суперкомпьютер
В конце августа 2023 года МГУ им. М. В. Ломоносова сообщил о запуске нового суперкомпьютера. Его мощности будут использоваться в в том числе в поиске новых методов защиты систем на основе технологий искусственного интеллекта (ИИ). Производительность вычислительной машины составляет 400 петафлопс. Подробнее здесь.
В России разработали суперкомпьютерную платформу для дата-центров на «Эльбрусах»
10 июля 2023 года группа компаний РСК анонсировала универсальное, высокоплотное и энергоэффективное кластерное решение «РСК Экзастрим» для создания российских суперкомпьютеров и центров обработки данных (ЦОД) нового поколения. Подробнее здесь.
2022: Россия на 10,5 лет отстаёт от США по суммарной мощности суперкомпьютеров
По суммарной производительности суперкомпьютеров (Rmax, реальная производительность) Россия отстаёт от США на 10,5 лет, рассказал 28 ноября 2022 года учёный Сергей Абрамов, специалист в области системного программирования и ИТ, д-р физ.-мат. наук, член-корреспондент РАН. Такие данные он получил, проанализировав по годам информацию, содержащуюся в рейтинге топ-500 мощнейших суперкомпьютеров мира, и поделился ими на онлайн-встрече с прессой 28 ноября. В лучшее время – в 2009-2010 гг. – отставание России от США по этому параметру составляло 5,5 лет.
Один из моментов, которые показывает анализ данных топ-500, – в 2001 году и Россия и Китай по объёму доступной реальной производительности суперкомпьютеров находились на одинаковых позициях. Затем Китай рванул вверх, догнал США, а с 2019 года как будто остановился. Это совпало с моментом, когда США начали вводить санкции против ведущих китайских суперкомпьютерных компаний, запрещая передавать им технологии, оказывать техподдержку и проч., пояснил Сергей Абрамов: «Это было сделано просто с точки зрения экономической конкуренции. Никаких других предпосылок не было».
После этого Китай решил не предавать публичности свои топовые проекты в области суперкомпьютеров. Таким образом, из топ-500 вывалился большой сегмент отрасли – лидерские системы Китая.
Непубличные системы есть и в других странах, включая Россию, говорит Сергей Абрамов. Но в Китае «подводная» часть гораздо больше, чем в других странах. В Китае, по информации, циркулирующей в отрасли, есть две системы экзафлопсного уровня производительности. А в России «невидимая» часть суперкомпьютеров существенно меньше. Известно, как минимум, о двух системах петафлопсного уровня при двух российских госкорпорациях, которые не «светятся» в публичных рейтингах.
Стран-лидеров в области высокопроизводительных вычислений (High performance computing, HPC) характеризует наличие национальных программ в области высокопроизводительных вычислений, развитой государственной суперкомпьютерной инфраструктуры. Финансируемые государством программы исходят из того, что мощные высокопроизводительные системы – один из критических факторов обеспечения безопасности и конкурентоспособности экономики, т.к. они позволяют существенно ускорить решение многих задач.
США были в числе первых, кто взял на вооружение эту идею. В развитие суперкомпьютерных технологий они годами вкладывают миллиарды долларов, и даже при уже не скудном финансировании игроки рынка призывают американское правительство инвестировать ещё больше.
В одном из недавних исследований в области HPC, спонсорами которого выступили Dell и AMD, есть даже отсылка к американской конституции в качестве одного из аргументов в пользу увеличения госфинансирования. В соответствии с конституцией, задача государства – обеспечивать защиту и всеобщее благополучие, а суперкомпьютеры в этом помогают: «Нации, которые недостаточно вкладывают в инфраструктуру и кадры в области высокопроизводительных вычислений, серьёзно рискуют ослаблением национальной защиты и экономическим отставанием»[3].
В 2022 году США совершили большой рывок, увеличив разрыв между собой и другими странами по доступной вычислительной мощности: они запустили суперкомпьютер Frontier с реальной производительностью более 1 экзафлопс, став первой страной, которая обзавелась системой с такой мощностью. Frontier был построен компанией HPE и установлен в Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) Министерства энергетики (DOE). Проект был анонсирован ещё в 2018 году, он оценивался в $1,8 млрд.
Несмотря на то, что Frontier в первое время работы показал себя сильно «глючным», начало новой эры производительности положено[4].
В ноябрьском списке топ-500 суперкомпьютеров мира Frontier занимает первое место. На момент запуска на него приходилось четверть суммарной мощности всех систем этого рейтинга. 480 из 500 систем в ноябрьской версии рейтинга топ-500 слабее Frontier почти в 50 и более раз, привёл данные Сергей Абрамов. Расслоение между странами в этом отношении увеличивается, отмечает он: сильные становятся сильнее, слабые – слабее.
В ноябрьский рейтинг топ-500 вошли 7 российских суперкомпьютеров. За исключением системы, установленной в МГУ, все они используются бизнесом: три российских суперкомпьютера из топ-500 суперкомпьютера установлены в «Яндексе», два в Сбербанке и один в МТС. Они применяются для решения корпоративных задач.
В России государственной суперкомпьютерной инфраструктуры сейчас фактически нет, считает Сергей Абрамов. В стране ранее имели место направленные программы в этой сфере. Так, например, в 2009-2010 гг. завершились программы «СКИФ» и «СКИФ ГРИД» по разработке суперкомпьютеров, и в 2010 году в список топ-500 входило 11 российских высокопроизводительных систем. Среди них многие были собственными разработками.
Хорошие показатели тех лет, конечно, нельзя полностью относить к заслугам госпрограмм – их финансирование было небольшим, отмечает учёный. Вместе с тем, такие программы создавали драйв на рынке, игроки старались развиваться, привлекая, в том числе, внебюджетные средства.
Государство и после выделяло средства на различные суперкомпьютерные проекты, но какие-то зримые результаты сложно выделить, считает Сергей Абрамов. В этой сфере дело не только в деньгах, важна также грамотная организации работ, кооперации государства, науки и бизнеса, продуманные структуры управления и финансирования. Для этого нужна национальная программа, включающая, в том числе, регуляторную часть – как то, что создаётся в рамках программы, будет работать в экономике страны.
Президент Владимир Путин ранее ставил правительству задачу представить предложения по увеличению мощности российских суперкомпьютерных центров, которые потом должны быть включены в национальный проект «Наука» и национальную программу «Цифровая экономика». По задумке к 2031 году в России должна выйти на проектную мощность разветвленная система суперкомпьютерных центров, обеспечивающих широкий доступ учреждений российской науки и высшего образования к самой современной инфраструктуре высокопроизводительных вычислений и суперкомпьютерного моделирования.
До конца 2021 года в рамках этой инициативы планировалось переработать концепцию развития суперкомпьютерной инфраструктуры в соответствии с новыми целями, определить модель и структуру сети суперкомпьютерных центров, этапы и параметры роста производительности на десять лет вперед. Для этого была создана специальная межведомственная рабочая группа в области высокопроизводительных вычислений[5]. О результатах этой работы с тех пор публичных новостей не было.
В России на текущий момент не видно продуманной системной программы по созданию и развитию суперкомпьютерной инфраструктуры, говорит Сергей Абрамов.
Между тем, говорит он, третий год идёт работа над тем, чтобы в рамках Евразийского экономического сообщества (ЕврАзЭС) написать и стартовать программу создания единой суперкомпьютерной инфраструктуры для всех входящих в него стран. Уже написана концепция и утверждена на уровне правительств стран-участников, но и здесь программа пока не стартовала.
2021
Минпромторг выделил ₽7,6 млрд на создание суперкомпьютера с российской архитектурой
Минпромторг выделил ₽7,6 млрд на создание суперкомпьютера с процессорной архитектурой NeuroMatrix, развиваемой АО НТЦ «Модуль». О соответствующем тендере стало известно 9 ноября 2021 года, его победителя выберут примерно через месяц. Подробнее здесь.
Правительство пересматривает концепцию развития суперкомпьютерной инфраструктуры в России
Правительство РФ пересматривает концепцию развития суперкомпьютерной инфраструктуры. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Министерства науки и высшего образования РФ.
Отмечается, что концепция развития суперкомпьютерной инфраструктуры будет переработана до конца 2021 года в соответствии с новыми целями. Также планируется определить модель и структуру сети суперкомпьютерных центров, этапы и параметры роста производительности на десять лет вперед.
Для решения этой задачи при совете Минобрнауки РФ по цифровому развитию и информационным технологиям под руководством заместителя министра Александра Нарукавникова создана межведомственная рабочая группа в области высокопроизводительных вычислений. В нее вошли представители крупнейших суперкомпьютерных центров и профильных научных организаций страны, а также Национальной исследовательской компьютерной сети (НИКС).
По словам начальника отдела прикладной вычислительной инфраструктуры департамента цифрового развития Минобрнауки России Александра Матюнина, к середине ноября 2021 года рабочая группа проведет экспертную оценку того, суперкомпьютеры какой мощности и высокопроизводительные вычисления какого типа будут востребованы по ключевым направлениям российской науки, образования и промышленности.
Разработка новой концепции развития суперкомпьютерной инфраструктуры России осуществляется в рамках исполнения поручения президента России Владимира Путина. Он потребовал от Правительства РФ проработать предложения по наращиванию мощности отечественных суперкомпьютерных центров, чтобы затем включить их в состав нацпроекта «Наука» и нацпрограммы «Цифровая экономика».
В середине октября президент Российской академии наук Александр Сергеев заявил, что Россия более чем в 100 раз отстает от ведущего мирового уровня по производительности суперкомпьютеров.[6]
Выпуск подкаста с главой ИПС РАН Сергеем Абрамовым о текущем состоянии суперкомпьютерной отрасли в РФ
2020
Глава ИПС РАН Сергей Абрамов: Россия на 12,5 лет отстала от США по суперкомпьютерной мощности
Если подсчитать отставание в годах от других стран по доступной реальной вычислительной мощности, то Россия отстает от США на 12,5 лет и от Китая на 9,5 лет. Такие данные в конце ноября 2020 года привел один из отечественных гуру в области суперкомпьютеров, глава Института программных систем РАН (ИПС РАН), д.ф.-м.н. Сергей Абрамов, проанализировав последнюю редакцию рейтинга топ-500 крупнейших суперкомпьютеров мира. Хотя было время – «ностальгический 2010 год» – когда даже от Америки мы отставали всего на 5,5 лет, добавил он.
В 2020 году практически все страны, присутствующие в списке топ-500 мощнейших вычислительных систем мира, наращивали свои суперкомпьютерные мощности. Особый рывок совершила Япония, чей суперкомпьютер занял в последней редакции списка первое место. А Россия, по подсчетам Сергея Абрамова, за год увеличила отставание от других стран ровно на один год.
| | Но мне сказали, что правильный термин – «задержка развития», а не отставание. Потому что эти 12,5 лет означают следующее. Если Америка остановится и будет стоять на месте 12,5 лет, а мы в это же время повторим ровно ту же скорость развития, которая была в предыдущие 12,5 лет в Америке, тогда мы их догоним. Но они же не остановятся, - отметил врио директора ИПС РАН. | |
Академик также привел данные, что в 2010 году Россия держала в руках порядка 2,5% мирового «пирога» суперкомпьютерной мощности, а на конец 2020 года аналогичный показатель составляет 0,38%.
Глава ИПС РАН также обратил внимание, на каких процессорах построен Fugaku, текущий мощнейший суперкомпьютер мира, созданный в Японии – на процессорах ARM. Сергей Абрамов напомнил, что об этих процессорах ранее много говорили, российский производитель процессоров «Байкал Электроникс», в частности.
К концу 2020 года все страны-лидеры построили нормальную, иерархическую, сбалансированную суперкомпьютерную кибер-инфраструктуру, а в России она отсутствует, заявил Сергей Абрамов. И в 2019 году в суперкомпьютерном сообществе говорили о том, что в России надо заново создавать национальную суперкомпьютерную инфраструктуру.
| | Мы говорили и про те обстоятельства, которые необходимы для этого, но отсутствуют, а с другой стороны – про те обстоятельства, которые вредны и заметны, - подчеркнул Абрамов. | |
К первым он отнес необходимость в адекватной оценке положения дел, сбалансированной государственной программе и опоре на все ресурсы отрасли. А ко вторым – «кошмарение» бизнеса, падение активности потребителей суперкомпьютерных технологий, раздробленность ресурсов отрасли.
Напомнил он и о влиянии на отрасль ареста гендиректора «Т-Платформы» Всеволода Опанасенко в 2019 году, которого обвинили в мошенничестве. Это была компания, которая делала ARM-серверы, пригодные для суперкомпьютеров. И Россия могла если не повторить «японское чудо», то хотя бы делать шаги в этом направлении, считает Сергей Абрамов. В 2019 году по поводу Опанасенко даже отправляли обращение к президенту Владимиру Путину, и, говорит Сергей Абрамов, были ответы от разных ведомств. Но «видно, что реакция не адекватна тяжести проблемы», заключил глава ИПС РАН.
По числу систем в топ-500 в 2020 году лидируют Китай и США, между которыми развернулась серьезная суперкомпьютерная гонка: из этих стран в ноябрьском ранкинге присутствуют 212 и 113 суперкомпьютеров соответственно. Причем в Департаменте энергетики США неоднократно заявляли, что их страна обязательно должна выиграть эту гонку: «тот, кто лидирует в мире в области высокопроизводительных вычислений, будет иметь огромное конкурентное преимущество во всех секторах экономики».
«Росатом» метит на единственного поставщика ПО для суперкомпьютеров для госорганов
31 августа 2020 года стало известно о намерении «Росатом» сделать свою «дочку» — Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (РФЯЦ—ВНИИЭФ) — единственным поставщиком систем суперкомпьютерного моделирования для ведомств и госкомпаний на 2020-2024 гг. Письмо с соответствующим предложением госкорпорация направила директору департамента оборонной промышленности правительства Николаю Архипову. Подробнее здесь.
Путин решил включиться в «суперкомпьютерную гонку вооружений»
Владимир Путин поручил увеличить в России мощности вычислительных ресурсов суперкомпьютерных центров, в том числе региональных, для проведения высокопроизводительных вычислений научных и образовательных организаций. Соответствующее поручение президента опубликовано на сайте его администрации 10 апреля 2020 года.
Поручение главы государства также предусматривает установление порядка взаимодействия суперкомпьютерных центров между собой, с научными и образовательными организациями на базе национальной исследовательской компьютерной сети нового поколения, увеличение её пропускной способности и территориальной доступности.
Мероприятия для достижения обозначенных целей должны быть включены нацпроект «Наука» и нацпрограмму «Цифровая экономика». Также должен быть проработан вопрос их финансового обеспечения. Ответственным за исполнение поручения, срок которого - 1 марта 2021 года, назначен премьер-министр Михаил Мишустин.
Инициатором поручения является первый заместитель директора института вычислительных технологий Сибирского отделения РАН Андрей Юрченко. При взаимодействии с правительством он будет контролировать исполнение поручения, сообщили в Сибирском отделении РАН.
В ходе встречи президента с представителями общественности, состоявшейся в Череповце 4 февраля 2020 года, Андрей Юрченко заметил, что для вхождения России в пятёрку мировых научных держав необходимо развитие в ней суперкомпьютерной инфраструктуры. При этом он обратил внимание президента на факты, говорящие о критическом отставании регионов России по развитию суперкомпьютерной отрасли.
Особенно заметным, по мнению ученого, это отставание становится в удалении от центра России. Так, Сибирское отделение Российской академии наук, включающее в себя 144 НИИ и федеральных исследовательских центров (ФИЦ), 170 ВУЗов и объединяющее свыше 11 тыс. ученых, обладает менее чем 1,5% суперкомпьютерных ресурсов страны. Это имеет критическое значение для обеспечения требуемых показателей развития научно-инновационной деятельности в регионах.
На взгляд Юрченко, «будет правильно развить сеть достаточно мощных суперкомпьютерных центров, чтобы они размещались не только в Москве, но и в Санкт-Петербурге, в Новосибирске, в Казани, во Владивостоке».
| | Безусловно, необходимы центры не только супермощные, но и второго уровня, как мы их называем. Они тоже должны находиться в том числе в регионах: Томск, Тюмень нуждается в таких центрах, Хабаровск, Екатеринбург. Такие центры могут стать базой, основой для создания в том числе сетей «фабрик данных», - отметил Андрей Юрченко на встрече с президентом. | |
В Сибирском отделении РАН обращают внимание, что суперкомпьютерная отрасль – одна из наиболее конкурентных в мире.
| | В ней развернулась настоящая «гонка вооружений», она предоставляет владельцам высокопроизводительных компьютерных систем и конечным пользователям большие возможности в сфере научно-технологического лидерства. Вхождение России в пятерку ведущих научно-технических держав мира невозможно без обеспечения доступа научно-исследовательских и образовательных учреждений к таким системам, и в первую очередь – в сильных нестоличных научно-технологических центрах, поскольку здесь объективно самая высокая необеспеченная потребность в стране, - заявляют в Сибирском отделении РАН. | |
Особое внимание развитию в России суперкомпьютеров уделялось во времена правления Дмитрия Медведева. Так, в июле 2009 года на совещании с членами Совета безопасности им была поставлена задача уравнивания России с Западом по производству суперкомпьютеров. По итогам данного совещания был принят проект документа «Основы государственной политики в области создания и применения суперкомпьютерных и грид-технологий», согласно которому производство суперкомпьютеров в России должно было быть включено в долгосрочную целевую программу «Информационное общество (2011–2018 гг.)». На заседании комиссии по модернизации экономики в июле 2009 года Медведев заявлял что на развитие компьютеров нового поколения из федерального бюджета будет выделено 2,5 млрд рублей. [1]
Однако в последующие несколько лет какой-либо активной деятельности государства, связанной с суперкомпьютерами, не наблюдалось. Вновь к ним вернулись только в 2016 году - 7 августа было издано поручение ирезидента о повышении эффективности развития суперкомпьютерных и грид-технологий.
Тем временем разрыв по объему вычислительных мощностей между Россией и странами-лидерами продолжает увеличиваться. Так, в обновлённом рейтинге самых мощных суперкомпьютеров мира, опубликованном в ноябре 2019 года, содержатся только три российских суперкомпьютера: Christofari Сбербанка на 29 месте, «Ломоносов-2» МГУ на 107 месте и СуперЭВМ главного вычислительного центра Росгидромета на 465 месте. Тогда, как в июне 2019 года последние два находились на более высоких позициях — на 93-м и 364-м месте соответственно.
2018: Российский суперкомпьютер становится массовым явлением
Согласно данным свежей 28 редакции (весна 2018 года) списка Топ-50 самых мощных компьютеров СНГ, представленной НИВЦ МГУ имени М.В.Ломоносова и МСЦ РАН в рамках Международной научной конференции «Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ) 2018», наметился заметный рост производительности входящих в список систем[2].
Суммарная производительность систем из списка Топ-50 на тесте Linpack за полгода выросла с 8,7 ПФЛОПС (квадриллионов (1015) операций с плавающей точкой в секунду) до 10,7 ПФЛОПС. Суммарная пиковая производительность систем списка при этом достигла 17,4 ПФЛОПС, хотя еще полгода назад в предыдущей редакции списка она составляла только 13,4 ПФЛОПС.
Всего за полгода, прошедшие с публикации предыдущего рейтинга Топ-50, список пополнился девятью совершенно новыми суперкомпьютерами, и семь систем из списка прошли масштабное обновление. Эти показатели, по данным составителей Топ-50, являются рекордом за последние шесть лет.
Заявок на вхождение в рейтинг было больше, но не все системы преодолели нижний порог производительности: для вхождения в нынешнюю редакцию Топ-50 потребовалась производительность на тесте Linpack не менее 42,6 ТФЛОПС против 38,1 ТФЛОПС в предыдущей редакции.
Составители рейтинга отмечают, что основные изменения в последней редакции Топ-50 пришлись не на лидеров списка, но на системы с производительностью 50-70 ТФЛОПС. Это говорит о том, что суперкомпьютер в России стал достаточно массовым явлением, и его производительность закладывается не ради рекордов, но уже с учетом потребностей и финансовых возможностей заказчика.
Российская наука и образование остались главными потребителями суперкомпьютерных мощностей, на них, как и в прежней редакции, пришлось 18 систем из рейтинга. Количество систем для конкретных прикладных исследований уменьшилось с 16 до 14. Число систем HPC в промышленности также несколько сократилось – с пяти до четырех; число систем в финансовой области осталось равным трем.
По количеству систем, входящих в список, лидером осталась компания Hewlett-Packard Enterprise - 13 систем, как и в прошлой редакции. За ней следует группа компаний РСК с 12 системами, добавившая за полгода в рейтинг еще один свой суперкомпьютер. Тройку лидеров замыкает компания «Т-Платформы» с 11 системами против семи систем в прошлой редакции. На четвертом месте разместилась IBM с пятью системами (семь в прошлом рейтинге). Впервые в списке появились четыре системы, в качестве производителя которых значится Nvidia.
2015: Счётная палата: государство потратило 4,9 млрд руб. на неработающие суперкомпьютеры и грид-сети
13 ноября 2015 года стало известно о выводах Счетной палаты относительно государственных трат на на создание суперкомпьютеров и грид-сети для стратегически важных отраслей - отсутствие практических результатов[3].
Государство истратило 4,9 млрд руб. на создание суперкомпьютеров и грид-сети, но после упразднения президентской Комиссии по модернизации об этом проекте забыли, установила Счетная палата.
Счетная палата в ходе проверки использования бюджетных средств, направленных на финансирование создания «Иннополиса», обнаружила отсутствие практических результатов у бюджетного проекта — «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий». Проект утвержден в 2009 году комиссией при президенте [Медведев Дмитрий Анатольевич|Дмитрии Медведеве]] по модернизации и техническому развитию экономики.
Цель проекта - создание отечественных суперкомпьютерных технологий имитационного моделирования для предприятий высокотехнологичных отраслей промышленности.
«Исторически для работы с суперкомпьютерами необходимо было иметь физический доступ к ним, — объясняет суть проекта глава Фонда информационной демократии, бывший замминистра связи Илья Массух. — С появлением интернета стало возможным получить удаленный доступ к суперкомпьютерам. Но обычных каналов связи не хватает для передачи всех результатов, которые получают суперкомпьютеры, в связи с чем возникла необходимость в создании выделенной сети связи».
В течение 2010-2012 годов из федерального бюджета на реализацию проекта выделили 4,93 млрд руб., в том числе 750 млн руб. — по линии Минкомсвязи (эти данные министерство представило в 2013 году в аналитический центр при правительстве). Основной потребитель бюджетных средств - госкорпорация «Росатом» (в 2010 году она получила на эти цели 1,1 млрд руб.).
В 2012 году строительство инфраструктуры грид-сети завершилось. По данным «Росатома» к этому времени суммарная производительность супер-ЭВМ, установленных в вычислительных центрах госкорпорации, составила 2610 Тфлопс при заложенных в проект 1400 Тфлопс. В рамках проекта создали базовый ряд компактных супер-ЭВМ, что позволило сократить тематическое отставание от США в 50 раз. Создали ПО для имитационного моделирования и виртуальные модели для авиастроения, атомной промышленности, ракетно-космической отрасли и автомобилестроения.
Комиссию упразднили - супер-ЭВМ остались
Счетная палата отметила: внедрения суперкомпьютерных и грид-технологий потребителями проекта (стратегическими отраслями) не случилось. 160 млн руб., которые в 2012 году Минкомсвязи предстояло получить из федерального бюджета на проект, министерство передало на строительство в Татарстане «Иннополиса» (в том году министром связи стал активный сторонник развития «Иннополиса» — Николай Никифоров). Грид-сети дальнейшего финансирования не получили.
Практических результатов в развитии суперкомпьютерных технологий не выявлено
Причины потери интереса к проекту супер-ЭВМ и грид-сети в том, что летом 2012 года, после того как президентом стал Владимир Путин, Комиссию по модернизации ликвидировали. Вместо нее образован Совет при Президенте по модернизации экономики и инновационному развитию. Как сообщало Минкомсвязи Счетной палате, вопрос преемственности Советом наработок комиссии, и, соответственно, вопрос порядка внесения изменений в проекты, ранее утвержденных комиссией, не был решен.
Совбез ищет ответственного
Весной 2013 года Минкомсвязи сделало доклад на тему строительства грид-сети на заседании межведомственной комиссии Совбеза по информационной безопасности. По мнению Минкомсвязи, которое приводится в документе Счетной палаты, для дальнейшей реализации проекта и использования его результатов необходимо определить государственного заказчика — координатора проекта.
Заслушав доклад министерства, комиссия рекомендовала Правительству обратить внимание на меры по межведомственной координации, включая определение уполномоченного органа, а также комплекса мер и финансирования на дальнейшие периоды. На текущий момент в аппарате Совета безопасности ожидается поручение Президента о проработке целесообразности дальнейших мероприятий по развитию грид-сетей.
Грид-сеть
На ноябрь 2015 года в составе грид-сети 21 объект на территории девяти российских городов. В том числе, в Москве установлено семь объектов: в суперкомпьютерном центре РАН, в МГУ (сейчас его оборудование перевезено в серверную Минкомсвязи), в НИИ «Восход», а также в узлах связи на Варшавском шоссе и улице Бутлерова.
В Подмосковье находятся два объекта грид-сети: в Институте РАН в Черноголовке и в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. В Санкт-Петербурге расположены три объекта: в Санкт-Петербургском государственном университете, Санкт-петербургском государственном политехническом университете и на площадке «РТКомм.ру» («дочка» «Ростелекома»).
Объекты есть в Нижнем Новгороде (в Нижегородском университете), Ростове-на-Дону (в Южном федеральном университете), Екатеринбурге (в Уральском отделении РАН) и в Казани (в Казанском центре РАН). В каждом из этих четырех городов еще по одному объекту установлено на площадках «РТКомм.ру».
Также один объект размещен в Нижегородской области — в Сарове (во Всероссийском НИИ экспериментальной физики).
В 2012 году работы по проекту провел НИИ «Восход», с которым Минкомсвязи заключило контракт на сумму 180 млн руб. Он был подписан по результатам аукциона со стартовой ценой 330 млн руб. На эти средства создана конструкторская документация и организационно-распорядительные документы для ввода в эксплуатацию российской грид-сети.
На ноябрь 2015 года Минкомсвязи ежегодно проводит инвентаризацию грид-системы. По состоянию на конец 2013 года в ней действовало оборудование общей стоимостью 260 млн руб. Это техника центра управления и мониторинга сети, СХД, коммутационные шкафы, маршрутизаторы и пр.
В Минкомсвязи не стали комментировать выводы Счетной Палаты по данному вопросу. Илья Массух считает, что проект грид-сети был весьма необходим, а причины его остановки следует искать в политической плоскости.
2014
Итоги года и перспективы
2014 год оставляет впечатление как достаточно непредсказуемый и неоднозначный год в истории развития технологий высокопроизводительных вычислений в России и мире. Несмотря на мировые рекорды, поставленные отечественными производителями суперкомпьютерных систем, позитивная тенденция улучшения позиций России в TOP-500, сложившаяся в стране к концу 2014 года, общая политическая и экономическая ситуация обещают не лучшие времена в среднесрочной перспективе[4].
Путь к экзафлопсным вычислениям
Cуперкомпьютерная система Tianhe-2 («Млечный путь 2») Китайского национального университета оборонных технологий четвертый раз подряд встала во главе TOP-500 с производительностью 33,86 Пфлопс в тесте Linpack — на протяжении последних двух лет она не претерпела изменений. Не изменились конфигурации уступающих ей почти вдвое и занимающих соответственно второе и третье место систем Titan Cray XK7 (17,59 Пфлопс) и Sequoia (17,17 Пфлопс). Единственное пополнение десятки лидирующих суперкомпьютеров в последнем выпуске TOP-500 - замыкающая список система Cray CS-Storm неназванного департамента правительства США с производительностью 3,57 Пфлопс.
Начиная с пятой позиции рейтинга мощность систем измеряется уже единицами петафлопс, а начиная с 51-й позиции — сотнями терафлопс. Здесь заметен прогресс: в предыдущей 43-й редакции TOP-500 полугодичной давности насчитывалось 37 систем с производительностью более 1 Пфлопс. В нижней части рейтинга прирост производительности оказался минимальным за последние два десятилетия, хотя система, занимающая в новой редакции рейтинга последнее 500-е место, полгода назад была на 421-й позиции.
Любопытен срез по применяемым в современных суперкомпьютерах графическим акселераторам и сопроцессорным модулям, оказывающим значительное влияние на суммарную производительность систем в определённых задачах. Так, первая и седьмая системы лидирующей десятки используют сопроцессоры Intel Xeon Phi, в то время как вторая и шестая имеют GPU компании Nvidia. В целом 75 систем из вошедших в последний перечень TOP-500 работают с применением ускорителей и сопроцессоров (годом ранее таковых насчитывалось всего 62). Полсотни из них используют графические чипы Nvidia, три работают с GPU ATI Radeon, 25 систем выполнены с применением технологии Intel MIC (Xeon Phi).
Процессорные решения Intel, как и раньше, являются платформой для подавляющего числа систем из рейтинга TOP-500 (85,8%). Остальные платформы представлены (в убывающем порядке) процессорами IBM Power, Fujitsu SPARC64 и AMD Opteron.
Страны и континенты
Несмотря на то что самый мощный суперкомпьютер планеты по-прежнему находится в Китае, США остаются страной с наибольшим присутствием в TOP-500 (231 система), но несколько сдают свои позиции (в ноябре 2013-го США были представлены 265 системами). Снизилось и суммарное число представленных в рейтинге суперкомпьютеров из Азии — со 132 до 120 (конкретно китайских — с 76 до 61). Увеличилось число европейских систем — со 116 в июне 2014 года до 130 в ноябре 2014 года.
В летнем, 43-м рейтинге TOP-500 присутствие российских систем сократилось до минимальных за последние годы пяти систем, при этом лучшая из них, суперкомпьютер «Ломоносов» при МГУ, занимала 42-ю строку мирового рейтинга. В последней, ноябрьской редакции рейтинга, ситуация изменилась: в составе присутствует девять российских суперкомпьютеров. Новый вычислительный кластер МГУ на платформе процессоров Xeon, ускорителей Nvidia K40 и межблочных соединений Infiniband FDR, созданный компанией «Т-Платформы», вышел на 22-е место TOP-500 с производительностью 1,849 Пфлопс.
Впервые появилась в рейтинге и сразу удачно «приземлилась» на 189-е место с показателем 289,5 Тфлопс система российской компании Niagara Computers, выполненная на платформе решений Supermicro, процессоров Intel Xeon, ускорителей Nvidia K20 и межсоединений Infiniband FDR.
Впечатляющие итоги года продемонстрировала российская группа компаний РСК. Количество суперкомпьютеров её производства в рейтинге TOP-500 удвоилось: в новую редакцию вошли четыре системы РСК с прямым жидкостным охлаждением, включая разработанные для Санкт-Петербургского государственного политехнического университета (СПбПУ) кластерную систему «Политехник РСК Торнадо» на базе 14-ядерных процессоров Intel Xeon (658 Тфлопс, 81-е место) и суперкомпьютер на базе массивно-параллельной системы RSC PetaStream с процессорами Intel Xeon и 60-ядерными сопроцессорами Intel Xeon Phi 5120D (170,5 Тфлопс, 390-е место). В результате после ввода в эксплуатацию, который запланирован на следующий год, суммарная пиковая производительность нового суперкомпьютерного центра СПбПУ превысит 1,1 Пфлопс.
На 133-й позиции списка построенный РСКсуперкомпьютер МВС-10П МСЦ РАН (523 Тфлопс), а 190-е место занимает вычислительный кластер (473 Тфлопс) Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) в Челябинске.
В общем зачёте по числу суперкомпьютеров, входящих в TOP-500, лидеры: HP (179 систем, две из них — в России) и IBM (153 системы), показатели обеих компаний снизились со времени предыдущего рейтинга. Замыкает тройку лидеров Cray с 62 системами.
Трансформация
Рынок HPC находится в периоде существенных изменений. По мнению Раджиба Хазры, вице-президента Intel и руководителя группы технических вычислений компании, нынешнюю трансформацию рынка суперкомпьютеров не стоит описывать словами "лучше" или "больше", скорее это фундаментальное изменение модели использования технологий посредством интеграции, совместных разработок, совершенствования программных платформ и даже изменения бизнес-моделей предоставления HPC-вычислений, в первую очередь в виде суперкомпьютеров как сервиса.
Дальнейшее развитие рынка высокопроизводительных вычислений в Intel связывают с более глубокой интеграцией различных компонентов системы на едином кристалле в рамках развития архитектуры Intel MIC (Many Integrated Core). На конференции SC’14 компания представила новое, третье поколение процессоров Intel Xeon Phi с кодовым названием Knights Hill, выпуск которых будет налажен с применением 10-нм техпроцесса. Чипы Knights Hill будут представлены после поколения Knights Landing, первые системы на их базе ожидаются в 2015 года.
Ожидается, что Knights Landing поддержат более полусотни ведущих компаний индустрии, при этом во многих системах будет использоваться модуль в виде платы расширения с интерфейсом PCIe. Чипы Knights Landing, в частности, будут использоваться в суперкомпьютере Trinity совместного проекта Лос-Аламосской и Сандийских национальных лабораторий, а также в суперкомпьютере Cori Национального научного вычислительного центра энергетических исследований министерства энергетики США.
По словам представителей Intel, с развитием архитектуры Omni-Path она будет способна передавать данные со скоростью 100 Гбит/с и 56-процентным уменьшением задержек коммутации в кластерах средних и крупных размеров по сравнению с альтернативными решениями на базе InfiniBand. Посредством 48-портового коммутирующего чипа архитектура эта будет содействовать повышению плотности размещения портов и уровню масштабируемости систем.
В рамках этого проекта Intel запустила программу Intel Fabric Builders Program для формирования совместной экосистемы решений на базе Intel Omni-Path Architecture.
Компания Nvidia представила новый флагманский двухпроцессорный графический ускоритель Tesla K80, обладающий почти вдвое более высокой производительностью и вдвое более широкой полосой пропускания памяти по сравнению с предшественником Tesla K40. Ускоритель Tesla K80 обладает 4992 параллельными ядрами CUDA, оснащён 24 Гб памяти GDDR5 и обеспечивает полосу пропускания до 480 Гб/с. Новинка поддерживает технологию динамического изменения частоты Nvidia GPU Boost и обеспечивает производительность до 8,74 Тфлопс для вычислений с одинарной точностью и до 2,91 Тфлопс — с двойной точностью.
Сумит Гупта, генеральный менеджер Nvidia (Нвидиа) и глава подразделения Tesla Accelerated Computing, рассказывая об особенностях Tesla K80 подчеркнул, что новый двухпроцессорный ускоритель оснащён пассивным теплоотводом и поэтому позиционируется как решение для серверных систем с централизованным охлаждением. Максимальный выигрыш производительности при использовании ускорителей Tesla K80 уже сейчас можно получить более чем в 280 научных, инженерных, коммерческих и корпоративных приложениях.
Стало известно и о планах внедрения высокоскоростного интерфейса NVLink, предназначенного для прямой связи нескольких GPU Nvidia в одной системе, при этом процессорная платформа может быть любой на выбор — IBM Power, x86 или ARM. Интерфейс NVLink разгружает шину данных между GPU и CPU и позволяет ускорить обмен данными в 5–12 раз по сравнению с сегодняшними системами, что в целом может обеспечить ускорение расчётов в 50–100 раз в сравнении с сегодняшними рекордсменами.
Внедрение шины NVLink начнётся в 2016 году, с представлением архитектуры GPU Nvidia нового поколения с рабочим названием Volta. Такие ускорители с топологией NVLink предполагается использовать в будущих суперкомпьютерах Summit и Sierra, установка которых запланирована на 2017-й год.
Ожидается, что к тому времени интерфейс NVLink будет полностью готов для эксплуатации в системах с любыми процессорами архитектур IBM Power, x86 и ARM. Кроме того, архитектура Volta и технология NVLink позволят вплотную приблизиться к созданию систем так называемого «экзафлопсного уровня».
Среди перспективных разработок новый «дата-центристский» подход IBM. Он выразился в открытой архитектуре OpenPOWER. Компания не представила к конференции SC’14 ничего особенного, но контракт на сумму $325 млн с министерством энергетики США на создание суперкомпьютеров для Ливерморской и Оак-Риджевской лабораторий говорит об успехах OpenPOWER Foundation, в составе которой Google, Mellanox, Nvidia (Нвидиа), Tyan, Samsung, Hitachi, ZTE, QLogic, Rackspace и других.
Fujitsu недавно обнародовала планы выпуска новых процессоров SPARC64 IXfx, ориентированных на производство суперкомпьютеров с потенциальной возможностью взять барьер в 100 Пфлопс. Ожидается, что 32-ядерный процессор SPARC64 IXfx с двумя «ассистирующими» ядрами и поддержкой межблочной шины Tofu обеспечит производительность порядка 1,1 Тфлопс, что примерно в 3,2 раза выше возможностей нынешнего процессора Sparc64 IXfx при вычислениях с плавающей запятой с двойной точностью и в 6,1 раза больше при вычислениях с одинарной точностью.
Fujitsu планирует довести развитие архитектуры суперкомпьютеров K «до горизонта экзаскейла», который, по мнению японского министерства образования, культуры, спорта, наук и технологий будет достигнут в 2020 году.
Появления на рынке HPC новых процессорных игроков, таких как ARM или MIPS с их 64-разрядными процессорами и масштабных коммерческих программах с их участием ожидать рано - имеется необходимость доработки программной экосистемы.
Ближайшее будущее
Аналитики не предполагают появления «экзафлопсной» системы в ближайшем будущем. Однако, серьёзные изменения в верхних строках TOP-500 они ожидают в 2015 году. Источником этих изменений станут системы из Китая и Японии.
Планы Cray по выпуску суперкомпьютеров Trinity и Cori для научных лабораторий США представляют собой серьезную заявку. На 25 декабря 2014 год известно, что обе системы будут выполнены на платформе сопроцессоров Intel Xeon Phi с переработанной архитектурой Silvermont (Knights Landing), с применением нового поколения процессоров Intel Xeon, оперативной памяти DDR4 DRAM и скоростной межблочной топологии Cray Aries.
В 2017-м на лидерство в рейтинге могут претендовать создаваемые по заказу министерства энергетики США два суперкомпьютера на основе процессоров IBM Power9 и графических ускорителей Nvidia Tesla с интерфейсом NVLink. Пиковая производительность системы Summit для научных задач, которая будет работать в Окриджской национальной лаборатории, составит 150–300 Пфлопс. Суперкомпьютер Sierra с пиковой производительностью более 100 Пфлопс станет основой вычислительной системы в Ливерморской национальной лаборатории имени Э. Лоуренса.
Аналитики отметили, что ведущие мировые компании в области HPC совсем недавно начали всерьёз использовать возможности жидкостного охлаждения кластерных систем и разработки российской компании РСК опередили многие мировые бренды на годы, поскольку компания изначально практикует охлаждение рабочих блоков «горячей водой».
В суперкомпьютерах RSC PetaStream реализована разработанная совместно с Emerson Electric подсистема питания на основе отраслевого стандарта электропитания постоянным током с напряжением 400 В. Это позволяет снизить сечение питающих шин, увеличить эффективность распределения электроэнергии более чем на 90%, повысить надежность и энергоэффективность при снижении эксплуатационных издержек. Помимо этого архитектура PetaStream, согласно утверждениям её создателей, хорошо масштабируется и может использоваться для моделирования нагрузок того самого «горизонта экзаскейла», включая разработку соответствующих приложений.
Новый, самый мощный в России суперкомпьютер в МГУ - 2,57 Пфлопс
18 ноября 2014 года российский производитель суперкомпьютеров «Т-Платформы» сообщил, что завершает тестирование и пуско-наладку новой высокопроизводительной вычислительной системы для МГУ с пиковой производительностью 2,57 Пфлопс. В ноябрьском рейтинге Топ-500 мощнейших суперкомпьютеров мира эта система заняла 22 место. Подробности.
2012
Схема финансирования супер ЭВМ
Затраты на создание супер ЭВМ
GAP-анализ РАН развития ситуации в суперкомпьютерной отрасли до 2020 года
Негативный прогноз для отрасли
Через пять лет из-за бюрократических препон технологическая платформа суперкомпьютерных вычислений не заработала. Основные нефтедобывающие компании по-прежнему продолжают своими силами осуществлять 3D- и 4D-моделирование месторождений. Из-за высоких экономических рисков суперкомпьютерные и грид-технологии не внедряются в тяжелой и легкой промышленности. Государство финансирует это направление из расчета 700 млн — 1 млрд руб. в год. Основные затраты государства идут на ВПК, в частности на расчеты ядерных испытаний.
Позитивный прогноз
В ближайшие пять лет полностью принята экзафлопсная карта проекта вместе с созданием отечественной элементной базы: процессоров, плат памяти, узлов передачи и хранения данных. В общей сложности для создания подобного суперкомпьютера государство потратило 65 млрд руб. Эта машина вошла в топ-3 самых мощных суперкомпьютеров мира, и Россия получила несколько крупных заказов на расчет и моделирование месторождений от африканских стран. Видя успех российского оборудования, отечественные нефтегазовые компании начали заказывать расчеты у российских сервисных компаний. Суперкомпьютеры начали внедряться на производствах, что привело к снижению себестоимости двигателей, тканей, электроэнергии и продовольствия на 10—20%.
Реалистичный прогноз
Частичная победа лоббистских сил со стороны правительства и представителей науки над отечественной бюрократией позволяет не только принять в среднесрочной перспективе 25-ю карту «Росатома», но и частично согласиться на затраты по созданию экзафлопсного суперкомпьютера (30 млрд руб.). Однако из-за падения цен на нефть и сокращения доходов бюджета программа лишается главы о создании российской элементной базы (35 млрд руб.), а также некоторых пунктов, направленных на подготовку специалистов, способных работать на супермашинах. Вместо положенных 30 млрд руб. отрасль получает 23 млрд, остальное добивает за счет софинансирования со стороны коммерческого сектора.
2011: Как россияне используют суперкомпьютеры
В апреле 2011 г. владельцы мощнейших суперкомпьютеров России рассказали CNews[5], какие задачи решают их вычислительные системы. Разработчики авиационных двигателей радуются, что им редко приходится использовать для испытаний мертвых птиц, натурные эксперименты сократили и разработчики бронежилетов, а исследователи ВИЧ смогли проследить эволюцию вируса под действием лекарств.
В последние годы Россия выделяет огромные деньги на создание суперкомпьютеров. У обывателей, а порой и у специалистов возникает закономерный вопрос – для чего используются эти мощные вычислительные системы? CNews пообщался с владельцами некоторых суперкомпьютеров и выяснил, какие задачи на них решаются сегодня.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ)
В МГУ установлено четыре суперкомпьютера. Самый мощный из них – «Ломоносов» - имеет пиковую производительность 510 Тфлопс, остальные - 60, 27,85 и 26,76 Тфлопс. В рейтинге Топ-50 эти системы располагаются на 1-м, 5-м, 15-м и 26-м местах соответственно (системы рейтингуются по показателю реальной производительности).
Как рассказал CNews замдиректора Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ им. М.В. Ломоносова Владимир Воеводин, суперкомпьютерные ресурсы МГУ используются, прежде всего, для поддержки выполнения фундаментальных научных исследований.
«Это более 500 научных групп, из которых около 340 – это научные группы МГУ, а оставшиеся представляют институты Российской академии наук и вузы России. При этом научные группы из МГУ представляют 24 различных подразделения университета - факультет или институт, что говорит об исключительно широком спектре исследований, проводимых с использованием суперкомпьютеров», - добавил Воеводин.
Особо в МГУ выделяют «масштабные работы по исследованию природы турбулентности, глобальному изменению климата и динамике мирового океана, постгеномные медицинские исследования, проектирование и оптимизация сложных инженерных конструкций, изучение свойств флуоресцентных белков, анализ свойств углеродных наноструктур, развитие методов криптографии, комплексные исследования полимеров, тонкие методы анализа данных сейсморазведки, механизмы образования галактик и многие другие».
В качестве примеров конкретных задач, для решения которых использовался самый мощный суперкомпьютер университета «Ломоносов», в МГУ приводят обработку сейсмических данных, в результате которой научные группы университета выделили ранее неизвестные месторождения природных ресурсов на Сахалине и в Казахстане.
На суперкомпьютерах «Ломоносов» и «Чебышев» в МГУ также проводятся исследования уязвимости некоторых криптографических алгоритмов по отношению к различного вида атакам. В частности, ведутся работы по исследованию так называемых хеш-функций и разложению больших чисел на множители.
Одной из наиболее известных задач, которая решалась с помощью «Ломоносова», можно назвать запуск на нем модели развития социально-экономической системы России на 50 лет вперед.
Специалисты ИПМ им. М.В. Келдыша РАН проводили на «Ломоносове» моделирование задач аэроакустики, для которых задействовали до 12 800 ядер вычислительной системы. Такие расчеты ведутся в рамках исследований, направленных на изучение механизмов генерации шума самолетами и поиск возможностей снизить его уровень.
На «Ломоносове» также проводилось моделирование теплообмена в мобильном телефоне – распределение температуры по его поверхности.
Южно-уральский государственный университет (ЮУрГУ)
Пиковая производительность двух суперкомпьютеров, установленных в ЮУрГУ, составляет 117,6 и 12,3 Тфлопс. Они занимают 3-е и 25-е места в Топ-50.
Декан факультета вычислительной математики и информатики ЮУрГУ, профессор Леонид Соколинский рассказал CNews, что распределение задач по приоритетным направлениям науки на их суперкомпьютерных ресурсах выглядит следующим образом:
- 52,2% задач приходится на ИТ,
- 33,7% - на энергоэффективность и энергосбережение,
- 9,4% - на космические технологии,
- 3,5% - на медицинские технологии,
- 1,2% - на ядерные технологии.
Если же брать распределение задач по отраслям, то естественно-научные задачи составляют 65% от общего потока, инженерные – 33%, социально-экономические – 2%.
Университет использует суперкомпьютеры и для собственных нужд, и для расчетов по проектам сторонних заказчиков. По заказу госкорпорации «Оборонпром», к примеру, на университетском суперкомпьютере отрабатывались новые конструкции бронежилетов, что позволило значительно сократить число натурных экспериментов.
Еще одна задача, которую «Оборонпром» решал на суперкомпьютере ЮУрГУ, заключалась в моделировании механики повреждений, которые возникают в теле человека при локальных ударах. Раньше для подобных экспериментов использовался либо технический пластилин, с помощью которого довольно сложно оценить степень травмированности реального человеческого тела, либо модели грудной клетки, которые стоят достаточно дорого.
Использование суперкомпьютера дало возможность «Оборонпрому» значительно сократить затраты на доработку конструкций, говорят в ЮУрГУ. Один килограмм баллистической ткани из синтетического высокомодульного материала, используемого в бронежилетах, стоит около $200, а один выстрел из любого оружия в Российском центре испытаний средств индивидуальной защиты при «НИИ Стали» с замером скорости и регистрацией на техническом пластилине - 500 руб.
По заказу одной из трикотажных фабрик на суперкомпьютере в ЮУрГУ также проводилось моделирование деформационных изменений трикотажных полотен на фигуре человека. Целью этой работы было получение характеристик для создания новых трикотажных тканей, соответствующих по качеству мировому уровню. Вычислительные мощности университета использовала и инвестиционная компания для расчетов по оптимизации портфеля ценных бумаг.
Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (МСЦ РАН)
В МСЦ РАН установлен суперкомпьютер производительностью около 124 Тфлопс, он занимает 4-е место в Топ-50.
Мощности суперкомпьютера МСЦ РАН на безвозмездной основе предоставляются различным академическим организациям в порядке общей очереди, рассказал CNews главный программист центра Олег Аладышев. По его данным, число пользователей их системы превышает 1000 человек.
В 2010 году, говорит Аладышев, основные направления исследований, для которых использовалась вычислительная система МСЦ РАН, велись в области математики, механики, физики, информатики и вычислительной техники, астрономии, химии, науки о Земле, биологии, биофизики и информатики, затрагивались все приоритетные направления модернизации России.
Как следует из отчетов пользователей суперкомпьютера, в области медицины, к примеру, с его помощью проводилось моделирование микроэволюции вирусов иммунодифицита человека. Была создана технологическая платформа для исследования вопроса о резистентности ВИЧ к противовирусным препаратам. Также проводилось моделирование биологических мембран, содержащих холестерин и другие включения.
В области физики, например, суперкомпьютер МСЦ РАН использовался для исследования механизмов перехода медленного горения в детонацию при горении предварительно перемешанных газовых смесей в трубах, исследования процессов возникновения и подавления эффекта стука в двигателях внутреннего сгорания. Полученные результаты, говорится в отчете, дали новый материал для исследования нелинейных процессов горения и разработки новых подходов к повышению эффективности двигателей, а также для разработки современных детонационных двигателей.
По направлению экологии и рационального природопользования на суперкомпьютере выполнялся расчёт распространения крупномасштабных поверхностных волн в морях и океанах, проводилось моделирование климата и его изменений. Система также использовалась для моделирования глобальной сейсмичности, разработки методов интерпретации данных электромагнитного мониторинга земной коры в сейсмически опасных регионах, а также – для моделирования переноса излучения в природных средах и решения проблем глобальных экологических катастроф.
Специалисты ИВМ РАН и Института океанологии им. П.П. Ширшова разработали и запустили на суперкомпьютере МСЦ РАН математическую модель динамики океана, которую применили для исследования внутригодовой изменчивости циркуляции вод и уровня Каспийского моря. С применением модели стало возможным доказать существование подповерхностных струйных течений вдоль восточного берега Среднего Каспия и правильно интерпретировать данные наблюдений. Сейчас перед специалистами стоит задача создать модель Мирового океана с пространственным разрешением, лучшим, чем было использовано в модели Каспийского моря.
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН (ИПМ РАН)
Пиковая производительность суперкомпьютера ИПМ РАН – 107,9 Тфлопс, он располагается на 7-м месте рейтинга Топ-50.
Среди прочих на суперкомпьютере решаются задачи, связанные с атомной энергетикой - институт уже много лет сотрудничает со структурами «Росатома». Как рассказал CNews директор института Борис Четверушкин, значительную часть задач, которыми загружен их суперкомпьютер, составляют расчеты, связанные с переносом излучения, моделированием атомных реакторов.
Кроме того, по словам Четверушкина, суперкомпьютер в немалой степени используется для задач авиастроения (аэродинамика, симуляция аэродинамических труб), а также для моделирования нефтедобычи, фильтрации примесей в углеводородах.
Научно-производственное объединение «Сатурн» (НПО «Сатурн»)
Пиковая производительность суперкомпьютера НПО «Сатурн» - 14,3 Тфлопс, он занимает 28-е место в Топ-50.
Как рассказал CNews директор по ИТ НПО «Сатурн» Юрий Зеленков, их суперкомпьютер, в основном, используется для расчетов, связанных с газотурбинными двигателями. В качестве примеров расчетных задач он привел обрыв лопатки вентилятора, расчет процессов горения в камере сгорания двигателя, аэродинамические расчеты турбомашин – компрессора, турбины, а также попадание в двигатель птицы.
По словам Зеленкова, благодаря суперкомпьютеру общий срок проектирования изделий на предприятии в среднем сократился в 2-3 раза и позволил отказаться от опытной доводки конструкции за счет ее оптимизации в виртуальной среде.
«Совсем от испытаний отказаться нельзя, поскольку это обязательная часть процесса сертификации в авиации, но все сертификационные испытания, в том числе - на обрыв лопатки и на заброс птицы, теперь мы проходим с первого раза», - заявил Зеленков.
Для расчета попадания птицы в двигатель ее тело моделируется в виде эллиптической фигуры с заданными свойствами, но на сертификационных испытаниях в двигатель забрасывается настоящий труп чайки. Мертвых птиц инженеры получают на специальных фермах, где выращивают птиц, поясняет Зеленков.
Так выглядят натурные испытания на попадание в авиадвигатель постороннего объекта
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (ННГУ)
Пиковая производительность суперкомпьютера ННГУ – 3 Тфлопс, он занимает 31-е место в Топ-50. В 2011 г. в ННГУ появился новый суперкомпьютер мощностью 175,7 Тфлопс, но о его задачах пока мало известно.
С помощью системы мощностью 3 Тфлопс вуз, к примеру, проводил моделирование сердечной активности человека с целью изучения механизмов развития различного вида аритмий, оптимизацию профиля железнодорожного колеса с целью уменьшить износ колес и железнодорожного полотна.
Госкорпорация «Росатом»
Система, установленная в «Росатоме», является самой загадочной в России. Ее пиковая производительность, как заверяют сотрудники корпорации, составляет 1 Пфлопс, однако в рейтинге Топ-50 она не числится. О задачах, решаемых на петафлопснике, также практически ничего не известно.
Помимо систем высокой производительности подконтрольный «Росатому» Федеральный ядерный центр в Сарове (РФЯЦ-ВНИИЭФ) также производит персональные суперкомпьютеры. В 2010 г. ВНИИЭФ передал 15 таких систем одиннадцати российским промышленным предприятиям.
Вместе с аппаратным обеспечением ВНИИЭФ передал предприятиям и прикладные программные пакеты собственной разработки для валидации. В ядерном центре рассчитывают, что со временем их ПО позволит заместить аналогичный софт для численного моделирования от зарубежных производителей.
В качестве примера использования своих «персоналок» в «Росатоме» привели совместные работы с ОКБ «Сухого» по созданию детальных компьютерных моделей большой размерности для расчета аварийной посадки с невыпущенным шасси нового среднемагистрального пассажирского самолета Superjet-100. Кроме того, «Сухой» использует мини-суперкомпьютеры для моделирования обрыва лопатки вентилятора нового газотурбинного двигателя Д30КП «Бурлак» и аэродинамических расчетов маневренного самолета Су-30МКИ в заданных условиях крейсерского полета.
На «Камазе» с помощью систем «Росатома» ведется моделирование динамического деформирования конструкции автомобиля сопровождения КАМАЗ-43269 при взрывных нагружениях.
«АтомЭнергоПроект Санкт-Петербург» проводит расчетные исследования прочностных свойств корпуса локализации расплава при термонагружении. Его результаты используются для обоснования безопасности АЭС в условиях гипотетической тяжёлой аварии, сопровождающейся выходом расплава за пределы корпуса атомного реактора.
2010: В России организовано производство суперкомпьютеров мощностью 1 Тфлопс
Всего в России развернуто и действует более 50 суперкомпьютеров, которые представлены в национальном рейтинге суперкомпьютеров ТОП-50. Лидером рейтинга является суперкомпьютер, развернутый в Научно-исследовательском вычислительном центре МГУ им. М.В. Ломоносова, который в мировом рейтинге ТОП-500 суперкомпьютеров занимает 17 место. Всего в мировом списке присутствует 11 российских суперкомпьютеров.
По данным Минкомсвязи РФ в 2010 г. в России было организовано производство компактных суперкомпьютеров мощностью 1 Тфлопс (первая серийная партия поставлена предприятиям высокотехнологичных отраслей промышленности – ОАО «ОКБМ Африкантов», ОАО «Атомэнергопроект», ОАО «ОКБ «Гидропресс», ОАО «ОКБ Сухого»). Проведены научно-исследовательские работы по разработке универсального компактного суперкомпьютера производительностью 3 Тфлопс, серийное производство которого запланировано на 2011 год. Кроме того, завершаются работы по доведению мощности суперкомпьютера МГУ «Ломоносов» до пиковой производительности 500 Тфлопс.
Разработаны первые версии отечественных пакетов программ имитационного моделирования на суперкомпьютерах с массовым параллелизмом, проводится адаптация пакетов имитационного моделирования на предприятиях ОАО «ОКБМ Африкантов», ОАО «Атомэнергопроект», ОАО «ОКБ «Гидропресс».
2009: Рост продаж на 20%. Основной потребитель - наука
Рынок суперкомпьютеров в России показывает высокую динамику роста – в 2009 г. рынок вырос на 20% по сравнению с 2008 г. При этом основными потребителями услуг такого рода выступает наука (82%), а также стратегический сектор (13%), промышленность (3%) и добывающий сектор (2%).
На июль 2009 г. по словам Игоря Щеголева, главы Минкомсвязи, в организациях науки, образования и промышленности создано 47 крупных суперкомпьютерных центров. Суммарная производительность этих систем с учетом суперкомпьютеров специального назначения составляет на сегодняшний день 521 терафлопс. Щеголев также напомнил, что в МГУ осенью этого года планируются экспериментальные запуски отечественного суперкомпьютера мощностью до 500 терафлопс, а также наблюдаются (хотя и по-прежнему очень мало) позитивные примеры внедрения малых суперкомпьютеров (до 1 терафлопс) в коммерческом секторе.
| | «Несмотря на то, что нам есть что предъявить, мы существенно отстаем от мировых лидеров, - заявил Дмитрий Медведев. - В списке стран, где установлены самые мощные суперкомпьютеры, мы стоим на 15-м месте. Из 500 супервычислительных систем, как известно, 476 занимают компьютеры, изготовленные в США». | |
Такая ситуация, по мнению главы Минкомсвязи, объясняется недостаточной поддержкой прикладного использования суперкомпьютеров как со стороны государства, так и со стороны коммерческого сектора. Кроме того, здесь сказалось - и продолжает сказываться - отсутствие цифрового телекоммуникационного ресурса и зачастую завышенные цены на его использование.
По словам Щеголева, базовыми принципами основ госполитики в области суперкомпьютеров и грид-технологий должны стать централизованное управление и организация работ по созданию соответствующей инфраструктуры, целевое выделение средств на наиболее важные проекты, государственная поддержка в приоритетных направлениях их использования, а также частно-государственное партнерство в программах и проектах. Министр подчеркнул, что уже готовятся конкретные проекты по наращиваю мощностей существующих центров, а также по связыванию всех центров в единую сеть. Другие направления, по которым уже делаются определенные шаги – это подготовка специалистов и популяризация подобного рода решений, «возможно, даже включение такого рода решений в условия предоставления государственной помощи по отдельным крупным проектам».
Тема стимулирования отечественной суперкомпьютерной отрасли поднималась президентом РФ на заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России. Тогда стало известно, что на создание суперкомпьютера производительностью квадриллион операций в секунду (1 петафлопс) во Всероссийском НИИ экспериментальной физики будет выделено 2,5 млрд руб.
