$ 74.74
 90.44
£ 103.98
¥ 70.24
 82.52
GOLD 1759.30
РТС 1417.22
DJIA 31402.01
NASDAQ 13119.43
 3407884.00
мнения

«Мы находимся в положении догоняющего»

Фото: ТАСС Фото: ТАСС

Суперкомпьютеры ищут лекарство от коронавируса, залежи нефти и газа, участвуют в съемках блокбастеров и даже помогли российской сборной выиграть Олимпиаду. Однако Россия существенно отстает от других стран: в рейтинге суперкомпьютеров «Top500» она занимает лишь 21-е место — между ОАЭ и Польшей. С чем это связано и каковы перспективы этой отрасли журналу «Компания» рассказал один из основателей группы компаний РСК и гендиректор ЗАО «РСК Технологии» Александр Московский.

Александр, прежде всего объясните, что позволяет добавлять приставку «супер» к слову «компьютер»?

— В шутку суперкомпьютером называют вычислительное устройство тяжелее тонны. Если говорить серьезно, его определяющие характеристики — область применения и производительность. Суперкомпьютер сохранил основное предназначение именно вычислительной машины: производить очень сложные математические расчеты. А минимальный порог производительности для такого класса систем сейчас составляет больше 100 терафлопс.

В суперкомпьютерной отрасли производительность растет быстрее, чем подразумевает закон Мура, — за счет параллелизма операций. Вычислительная мощность в 1 петафлопс была достигнута в 2008 году. Сегодня компьютер с такой производительностью не вошел бы даже в список 500 мощнейших вычислительных систем в мире. Во многих странах — США, Китае, Евросоюзе — есть амбициозные планы к 2021–2023 годам создать «экзафлопники», то есть машины, выполняющие за одну секунду более одного квинтиллиона (записывается как единица с 18 нулями) операций с числами. Это означает, что появится суперкомпьютер, способный производить за одну секунду такой же объем вычислений, который 8 миллиардов человек будут непрерывно делать в течение 4 лет.

прочитать весь текст
Для каких вычислений нужны такие мощности?

— Например, чтобы создать новый авиационный двигатель. Это подразумевает сложные расчеты и множество испытаний. Один натурный образец стоит порядка 5 миллионов евро. А если он сгорит после первого же тестового запуска? Чтобы избежать этой ситуации, все предварительные расчеты и затем сами испытания моделируются на суперкомпьютерах. Только когда такой виртуальный образец подтвердит свою жизнеспособность в цифровом формате, можно будет сделать опытный экземпляр для натурных испытаний. Такой подход позволяет существенно экономить время и деньги. А в ряде случаев полноценные эксперименты просто невозможны, например, при моделировании энергопотока солнечного ветра. Такие расчеты проводят на наших суперкомпьютерах ученые-астрофизики.

Один из наших заказчиков — Росгидромет, которому мы поставили суперкомпьютерную систему в 2012 году. Во время Олимпиады в Сочи у метеорологов была задача — дать наиболее точный прогноз погоды в конкретной точке, чтобы эти данные учли тренеры, технические специалисты, сами спортсмены во время соревнований. Благодаря нашей системе «РСК Торнадо» появилась возможность прогнозировать погоду в квадрате 800*800 метров, хотя обычная сетка на тот момент составляла 2*2 км. В успехах нашей сборной есть и суперкомпьютерный вклад.

В целом современные исследования климата невозможны без использования сложных моделей атмосферы, расчета ее взаимодействия с мировым океаном, а также наиболее точного прогнозирования периодов и объема выпадения дождя, снега и учета других природных явлений. Все это требует гигантских вычислительных ресурсов, так как провести эксперимент над всем земным шаром просто невозможно.

Есть ли более «приземленные» решения?

— Одна из сложнейших вычислительных задач — разработка и поиск полезных ископаемых, в особенности если ищут залежи нефти или газа на дне моря. Бурение одной скважины на суше стоит несколько миллионов долларов, а если скважина оказалась «сухая», то есть она не дает выхода нефти, то потраченные на ее разработку деньги просто списываются в убыток. Морское бурение стоит в несколько раз дороже, а анализ данных невозможно провести на «обычном» компьютере даже приблизительно.

Наконец, искусственный интеллект, системы на основе которого все шире внедряются в нашу жизнь, требует очень много вычислительных ресурсов для обучения. Чтобы научить нейросеть анализировать рентгеновские снимки, нужно использовать сотни тысяч образцов. Другой пример — языковая модель GPT-3 (алгоритм обработки человеческого языка) использует 174 миллиарда параметров.

Александр Московский, РСК Александр Московский
Еще суперкомьютеры иногда становятся героями фантастических фильмов...

— Кстати, о кино. Вы смотрели российский фильм «Август. Восьмого»? Он весь состоит из спецэффектов — огня, стрельбы, взрывов, падения автобуса в пропасть и т. д. Но во время съемок реальным был только один выстрел из танка. У жителей той местности, где проходили съемки, он вызвал такое недовольство, что от съемок с настоящими выстрелами пришлось отказаться, и все остальные боевые действия были смоделированы и визуализированы на вычислительной системе производства РСК. Российская студия Main Road Post, которая создавала спецэффекты для фильма «Август. Восьмого», не только успешно участвовала во многих отечественных кинопроектах, среди которых — «Адмиралъ», «Особо опасен», «Обитаемый Остров», «Каникулы строгого режима», «Метро», «Сталинград», «Призрак», «Вторжение», но и вышла на международный уровень — например, она создавала визуальные эффекты для одного из гонконгских блокбастеров Warriors of Future.

Кто основные производители суперкомпьютеров в мире?

— Расстановка сил хорошо понятна при взгляде на мировой список Top500 самых мощных суперкомпьютеров. Сейчас основная борьба в рейтинге по количеству установленных систем происходит между США и Китаем, хотя первую позицию по производительности занимает японская машина.

Недавно Евросоюз анонсировал инвестиции в размере 8 миллиардов евро в создание новых суперкомпьютеров.

Россия, хотя и представлена в рейтинге только двумя системами, обладает одним из самых диверсифицированных рынков — более половины систем в рейтинге Top50 самых мощных суперкомпьютеров в России поставлено отечественными компаниями.

Компания РСК была создана в декабре 2009 года. Это единственная российская ИТ-компания, входившая в число десяти лучших мировых производителей суперкомпьютеров: согласно рейтингу Top500 — РСК заняла 9-е место по количеству систем в этом списке в 2014 году. Доля суперкомпьютеров РСК сейчас превышает 24% в рейтинге Top50 самых мощных суперкомпьютеров в России и СНГ и составляет более 70% среди всех российских систем в мировом рейтинге HPCG.

прочитать весь текст
Инвестиции в создание суперкомпьютеров — государственные или частные?

— В большинстве случаев это государственные инициативы. В США давно существует национальная программа создания суперкомпьютерных центров. Аналогично действует Китай, при этом выделяя громадные ресурсы на реальное импортозамещение. В Поднебесной запустили программу создания собственной элементной базы — микропроцессоров и других компонентов, когда поняли, что их экономика слишком зависит от настроений американских политиков.

Интересна стратегия японцев, которые «копят силы» и примерно раз в 10 лет создают самую мощную в мире машину на собственных процессорах и по собственным оригинальным технологиям.

Почему у суперкомпьютеров в России нет должной государственной поддержки?

— В России, к сожалению, очень много на эту тему говорится, но реально работающей долгосрочной государственной программы с запланированным бюджетированием так и нет. Например, есть заявления на эту тему в рамках программы «Цифровая экономика», но нет конкретного плана действий.

А ведь это вопрос успеха сектора передовых исследований и разработок, а значит — вопрос конкурентоспособности страны на мировой арене. Государство, которое первым разрешит какую-то очень сложную задачу, получает колоссальное преимущество перед всеми остальными. Например, найдет лекарство от коронавируса или создаст эффективную вакцину.

Такая работа уже ведется?

— Конечно, мы, например, с марта 2020 года поддерживаем международный некоммерческий проект The Good Hope Net. В рамках него исследователи ведут математический поиск кандидатов на лекарства, так называемых аптамеров, которые могут обезвредить вирус внутри клетки. Сначала нужно смоделировать аптамер, потом опытным путем проверить его способность связываться с белком вируса... Суперкомпьютер позволяет существенно сократить время проведения таких исследований и быстрее переходить к классическим стадиям создания любого лекарства — к экспериментам на животных и людях.

Проект The Good Hope Net («Сеть доброй надежды») объединяет 21 научно-исследовательскую организацию из 8 стран: России, Финляндии, Италии, Китая, Тайваня, Японии, США и Канады. Проект стартовал в марте 2020 года и получил приоритетный доступ к вычислительным ресурсам Межведомственного суперкомпьютерного центра Российской академии наук. За это время была собрана база из 256 олигонуклеотидов, из которых выбран наиболее перспективный кандидат. Он был усовершенствован в ходе нескольких раундов последовательного направленного мутагенеза.

На следующем этапе участники The Good Hope Net приступят к конструированию терапевтических препаратов на основе полученных олигонуклеотидов, анализу их физико-химических и противовирусных свойств, детальному изучению механизмов действия. Этот комплекс исследований включает в себя как экспериментальные работы на белках, клеточных культурах и животных, так и теоретическое суперкомпьютерное моделирование с использованием еще более сложных, чем на первом этапе, современных вычислительных методов.

прочитать весь текст
Как я понимаю, основной фактор суперкомпьютерного успеха — это наличие своей компонентной базы... Насколько российский суперкомпьютер сейчас российский?

— Мы используем стандартные компоненты, доступные на массовом рынке, и на их основе создаем вычислительные системы с уникальными характеристиками. Главное ноу-хау нашей команды разработчиков — кстати, выходцев из авиационной индустрии — собственная технология 100%-ного жидкостного охлаждения. Развивая ее, мы постепенно осваивали и другие технологии. Оказалось, что многие вещи мы можем и умеем делать сами. Так в портфеле собственных разработок появились не только пластины охлаждения, но и блоки питания и управления, а также софт для управления ресурсами кластерной системы и мониторинга ее состояния.

Нами реализованы решения с использованием отечественного серверного процессора «Эльбрус-8СВ» для заказчиков, имеющих жесткие ограничения по использованию аппаратного и программного обеспечения. По производительности российские процессоры пока отстают от зарубежных. Мы находимся в положении догоняющего и нам нужно время, потому что в таких высокотехнологичных сферах, как суперкомпьютерная индустрия, не происходит чуда за одну ночь.

Китай тоже, скажем, стартовал с очень низкой базой, с чужими процессорами — он покупал продукцию Intel и AMD, постепенно наращивал экспертизу, и через какое-то время появились китайские компании, которые выступали сначала в качестве интеграторов, потом и разработчиков технологий, ну и наконец создателей собственной компонентной базы.

Россия может пойти по этому пути?

— Может. Но пока активно не идет. На это влияют два фактора. Первый — финансовый. Современная микроэлектронная фабрика стоит около 7 млрд долларов. Второй — отсутствие политической воли вкладывать большие ресурсы в развитие этой отрасли, напрямую влияющей на повышение конкурентоспособности экономики и научного потенциала страны на мировой арене.

Но какие-то подвижки вы отмечаете?

— В структуре спроса — да. Мы в очень непростом 2020 году уже реализовали более десятка проектов по созданию суперкомпьютеров, более того, у нас уже есть пул заказов на 2021 год. Это говорит о том, что у научных центров и в промышленности появились сложные и оперативные задачи, для решения которых нужна суперкомпьютерная система.

Если раньше заказчик мог выбрать между предложениями российской или транснациональной корпорации, то сейчас из-за наличия политических рисков и возможных сбоев с поставками отечественные производители приобрели дополнительное конкурентное преимущество.

Кто ваш основной заказчик?

— Преимущественно это вузы и исследовательские центры. Например, Российская академия наук, а именно МСЦ РАН и Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ), базирующийся в Дубне. Это международная научная организация, которая готовится к запуску коллайдера — ускорителя тяжелых ионов. С 2018 года ОИЯИ проводит все расчеты на нашем суперкомпьютере «Говорун» и уже дважды наращивал свои вычислительные мощности.

Пять лет назад мы сделали суперкомпьютерный центр для Санкт-Петербургского политехнического университета (СПбПУ). По словам ректора вуза, профессора и академика РАН Андрея Рудского, в течение ближайших трех лет вуз превратится в опорный вычислительный центр Национальной суперкомпьютерной инфраструктуры, нарастив свои вычислительные ресурсы до уровня более 10 петафлопс.

Мощности СКЦ «Политехнический» используются для решения не только научных, но и конкретных прикладных задач — например, здесь прошел «виртуальную обкатку» цифровой двойник недавно представленного первого отечественного малогабаритного электромобиля «Кама-1» . Эти ресурсы востребованы и у коммерческих организаций, которым время от времени нужно проводить серьезные вычисления для решения своих прикладных задач.

На наш взгляд, модель шеринга (сдачи в аренду) свободных суперкомпьютерных мощностей сейчас самая актуальная.

Насколько дорого быть пользователем высокопроизводительных систем?

— Дороже не быть заказчиком. Вопрос для бизнеса звучит так: «Вы готовы заплатить за решение актуальной задачи и выйти на первые позиции сегодня, а не через пять лет, которые превратят вас в аутсайдеров рынка?»

Уже не первый год говорят о том, что в современном мире у каждого объекта в конечном итоге будет цифровой двойник, что позволит прогнозировать, какие изменения с ним произойдут в зависимости от различных обстоятельств. Сегодня это единственный способ как-то спрогнозировать ситуацию, потому что реагировать постфактум часто либо просто невозможно, либо уже бессмысленно. Ни один человеческий мозг не способен удержать такое количество данных, проанализировать их все и выявить неявные закономерности.