Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 41
В 2003 году мы уже сделали для государственной российско-белорусской программы «СКИФ» в сотрудничестве с другими исполнителями программы первый большой суперкомпьютер. Тогда это действительно был суперкомпьютер, он даже попал в Top500, правда, оказался он на 407 месте, но всё-таки для России это была крупнейшая установка, в России до сих пор такого не было.
- А для чего он создавался и применялся?
- Для каких приложений, вы имеете в виду?
- Да.
- Это хороший вопрос. В то время в программе было предусмотрено, помимо собственно создания систем, разработка и развитие нескольких параллельных приложений — тогда это было совершенно новое направление, параллельных приложений русской разработки практически не существовало . По этой программе было создано несколько десятков приложений, которые все запускались на этой машине. Направления — климат, безопасность, аэро-космические исследования, ядерная физика, обработка результатов дистанционного зондирования Земли, молекулярная химия и так далее.
Там были, скажем, такие задачи, как прогноз ветрового переноса загрязнений при лесных пожарах, там были такие задачи, как распараллеливание одной из климатических моделей, которые Гидромет использовал, — модель Лосева, предпринимались попытки использования параллельного ANSYS — пакета инженерных расчётов прочности. В частности, «КАМАЗ» симулировал столкновение кабины грузовика с препятствиями для оптимизации прочностных характеристик конструкции.
Были и весьма забавные, казалось бы, задачи — так, для белорусской легкоатлетической женской сборной проектировались бюстгальтеры: рассчитывали оптимальные характеристики упругости материала. В общем, взяли весьма широкий спектр задач.
Этих усилий, конечно, было недостаточно для того, чтобы в России немедленно появилось большое количество промышленных приложений, которые могли бы работать на параллельных машинах. Промышленные приложения разрабатывались на Западе десятки лет, они активно используются в мире, и степень их параллелизма постепенно растет. Расчет был на то, что весьма многообещающий тогда промышленный сегмент начнёт использовать эти готовые параллельные приложения и применять их для новых разработок. Процесс оказался долгим и сложным.
Для начала у нас промышленность не очень-то пользуется и обычным CAD'ом, не говоря уж о компьютерном инженерном анализе(CAE), где требуются высокопроизводительные вычисления. Не так много изделий проектируется в цифровом виде. Президент в этом году сказал: "Первый самолет, который мы выпускаем в цифре, это «Сухой Суперджет». — то есть, это одно из первых крупных отечественных промышленных изделий, созданных на основе цифровых моделей, а не на ватмане.
В общем-то даже на Западе компаниям, которые давно используют CAD и PLM, не так просто перейти на HPC (высокопроизводительные вычисления). Для того, чтобы начать использовать эти технологии, надо переделать определённым образом — и иногда очень глубоко — весь процесс R&D на предприятии. А это тяжело. Специалисты, которые владеют расчётными технологиями, растятся не один год, естественно.
Забегая вперёд, скажу, что видя эту сложность в развитии сегмента HPC, мы создали в 2009 году дочернюю компанию, которая занимается предоставлением HPC как аутсорсинговой услуги полного цикла. — Далеко не все могут позволить себе собственный суперкомпьютер, и не каждому это нужно: это достаточно дорогое оборудование и ПО, которое нужно постоянно поддерживать, апгрейдить, и TCO достаточно высоко.
Такая машина потребляет довольно много электричества, она требует больших площадей, специфической инфраструктуры, и иногда на проекте суперкомпьютерные вычисления требуются в общей сложности скажем только 3 месяца в году. Ведь процесс проектирование у людей зачастую не сразу меняется революционно — некоторые его части сильно ускоряются с помощью масштабных вычислений, если люди имеют достаточно экспертизы чтобы такую масштабную модель разработать. Цикл R&D сокращается, но во всём цикле PLM высокопроизводительные вычисления — это не 90%.
Поэтому часто люди могут выиграть от возможности арендовать суперкомпьютерные мощности вместе с прикладным ПО для CAE, когда это необходимо, и «Т-Сервисы» предоставляет такую возможность. Однако в случае «Т-Сервисов» речь идёт не только и не столько об аренде, потому что наиболее эффективно — то есть так, чтобы деньги отбивались, — этой арендой пользуются только люди, которые хорошо владеют методиками суперкомпьютерного моделированияи прикладным ПО. Поэтому «Т-Сервисы» делает полный цикл расчётов: строит модель, подбирает ПО, интерпретирует результаты анализов и предоставляет рекомендации, которые следуют из этих результатов.
- То есть в «Т-Сервисах» есть специалисты, которые глубоко разбираются во всех направлениях, которые связаны с высокопроизводительными вычислениями?
- Ну, таких компаний, в которых есть специалисты, разбирающиеся вообще во всех областях, нет, и неизвестно, когда появится. У нас есть костяк сильных специалистов, имеющих большой опыт решения инженерных и промышленных задач — это три большие сферы: гидродинамика, газодинамика и прочностные расчёты. У нас есть специалисты по этим трём направлениям. Сейчас мы развиваем био- и нанонаправления, благодаря проекту, который мы выполняем для РОСНАНО.
В рамках проекта мы должны решить не менее 40 расчетных и модельных задач, половина из которых предназначены для разработок области нано. Свою заявку на решение задачи могут подать не только промышленные предприятия, но и исследовательские организации, при этом Роснано частично финансирует все услуги. Мы проводим конкурентный отбор этих заявок, который продлится до конца ноября, и готовим наиболее перспективные для Экспертного совета Роснано, который утверждает задачи к решению. Мы уже обработали 53 заявки, из них 10 приняты к решению, и очень скоро будет обсуждаться новая порция.
Возвращаясь к истории компании, должна сказать, что первая машина СКИФ К500 потребовала достаточно серьезных собственных разработок. Платы были готовыми, конечно, но, по требованию заказчика, в платформу нужно было интегрировать весьма специфический интерконнект, а также дополнительную отечественную сервисную сеть, а по тем временам это было достаточно серьёзной инженерной разработкой. Белорусские исполнители разработали собственные стойки для этой машины. Так что нельзя сказать, что это были просто купленные платформы, вставленные в шкаф и соединённые проводками. Там всё было несколько сложнее.
У нас в этот период были и другие поставки, но более мелкие, поскольку ничто не может сравниться по размеру с государственными заказами — для того, чтобы появился спрос на машины, кто-то должен на них посмотреть; никогда не бывает такого, чтобы просто кто-то пришёл и сказал: мне поставьте вот такое. Во всём мире самые крупные установки являются государственными заказами. Так было и будет всегда.
Следующей нашей крупной установкой по той же программе СКИФ был «СКИФ К1000» (2004 года). Он был уже в первой сотне Top500, 98-е место. Это были смешные по нынешним временам два терафлопа, но тогда это была первая сотня списка самых мощных компьютеров мира. За очень недолгое время производительность суперкомпьютеров сильно выросла — до этого темпы роста были куда ниже.
Это была платформа нашей собственной разработки, мы подбирали оптимальные компоненты, проводили улучшения системы охлаждения, и получили патенты на полезные модели платформ. Могу сказать, что разработки собственно плат не производилось, за исключение сервисной сети. Платы брались стандартные, но подбор, обеспечение совместимости и эффективной работы стандартных компонентных решений требовали определённой экспертизы, которая есть у производителей серверных платформ, и те исследования, которые мы проводили в то время, позволили нам ее усилить.
Следующей вехой стал 2006 год, когда мы поставили большой суперкомпьютер СКИФ-Cyberia, 12-терафлопный. По сути дела это не было уже программой СКИФ, а СКИФ-Грид ещё не был принят.
В тот момент мы уже почувствовали внимание государства к суперкомпьютерной отрасли. Понятно, что работа велась давно, но это был такой первый момент, когда на открытие СКИФ-Syberia приехал Председатель Госдумы Борис Вячеславович Грызлов, и к установке привлекли большое внимание.
Но это не вылилось в немедленные инвестиции государства в суперкомпьютинг. Да, они заинтересовались темой, для рынка это стало знаковым событием — в смысле, стало в каком-то смысле официально признано, что рынок суперкомпьютеров существует. Но пристальное внимание к этой отрасли начинается только сейчас.
