Суперкомпьютер Союзного государства осваивает новые специальности
"СКИФ" способен выполнять миллиарды операций в секунду. Зачем это нужно? За ответом корреспондент "СОЮЗа" отправился в лабораторию синтеза технических систем Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси, где в сотрудничестве с российскими коллегами по союзной научно-технической программе был создан суперкомпьютер.
Старший научный сотрудник Дмитрий Кункевич начинает с простейшего: расчета прочности стального крюка подъемного крана. Нажатие клавиши - и картинка детали на мониторе покрывается мелкой сеткой - это конечно-элементная модель. Еще несколько манипуляций с клавиатурой - и рисунок расцветает красным, желтым, синим цветами. Места, окрашенные красным, показывают, где металл скорее всего не выдержит. Конструкторам и технологам придется либо изменить профиль изделия, либо подобрать более прочный материал.
- Чтобы решить такую задачу, "СКИФу" требуется всего несколько минут, - поясняет Дмитрий Кункевич.
Лаборатория сотрудничает с минскими заводами - моторным и колесных тягачей. Производственники, например, ставят перед учеными задачу разработать методику и провести виртуальные испытания гидротрансформатора - важнейшей детали автоматической коробки передач большегрузных транспортных средств. Мало того что этот узел изготавливается с высочайшей точностью. От его формы зависит расход топлива и КПД машины. Чтобы выдать прогноз, даже суперкомпьютеру нужно работать от двух часов до нескольких дней. Тем не менее это на порядок дешевле и быстрее, чем при старых методах расчетов и испытаний. Причем заводские специалисты могут работать в своих кабинетах, "общаясь" со "СКИФом" по специальной линии связи.
Сегодня в ОИПИ НАН Беларуси действует один из ресурсных центров национальной ГРИД-сети, на базе института также создан национальный центр ГРИД-технологий. Действует три суперкомпьютера общей производительностью около 80 терафлопс.
- Вычислительные ресурсы и инфраструктура, созданные по союзным программам, полностью используются для решения научных и производственных задач, - утверждает исполнительный директор программы "СКИФ-ГРИД" Анатолий Криштофик, - в том числе при выполнении государственных научно-технических задач. Создана система автоматизированных рабочих мест врачей-диагностов с удаленным доступом к суперЭВМ. Подключены рабочие места конструкторов ряда промышленных предприятий. Потребности в быстрых вычислениях столь высоки, что порой заказчикам приходится вставать в очередь.
Среди проблем, которые удалось решить с помощью сверхпроизводительной вычислительной машины, - поиск лекарств для лечения ВИЧ-инфекции подтипа А1, наиболее распространенного в Беларуси, России и Украине. Специалисты Института биоорганической химии НАН и НИИ эпидемиологии и микробиологии Минздрава Беларуси добились прорывных результатов. Не будем вдаваться в подробности того, как сделано важное научное открытие. Отметим лишь, что для проведения одного расчета "СКИФу" требуется трое суток. А таких операций пришлось провести достаточно много. К слову, простому персональному компьютеру для выполнения одного подобного расчета потребовалось бы несколько лет.
Сейчас белорусские и российские ученые, создавшие "СКИФ", работают над повышением его вычислительных способностей и расширением сферы применения. Подготовлены три проекта новых союзных научно-технических программ.
Первая - "СКИФ-ОРБИС". Она предусматривает объединение российских и белорусских инфраструктур суперкомпьютерного сервиса. Новое совместное детище будет оказывать вычислительные услуги предприятиям машиностроения и радиоэлектроники. То есть оно предназначено для решения в основном практических задач. При этом будет максимально использоваться программное обеспечение в открытых кодах. Это значительно снизит совокупную стоимость владения системой. Концепция новой программы уже согласована с отраслевыми министерствами и ведомствами Беларуси и России. Сейчас ее изучают в министерствах экономики и финансов.
- Что даст эта программа? - переспрашивает Анатолий Криштофик. - Сроки разработки изделий ускорятся в 3-5 раз. Можно будет в 2-4 раза сократить количество прототипов. Это удешевит конечную продукцию, повысит конкурентоспособность наших предприятий в борьбе за рынки сбыта.
О специализации еще одной программы - "СКИФ-недра" - говорит само название. Обрабатывая огромный массив разнообразной информации, суперкомпьютер даст предприятиям нефтегазового комплекса Беларуси и России рекомендации, как в разы сократить количество разведочных скважин. На 10-15 процентов повысится отдача нефтяных пластов.
Еще одно направление - поиск подземных пустот, которые можно использовать для хранения природного газа.
Третья программа - "СКИФ-Союз" - направлена на развитие ГРИД-инфраструктуры, сформированной в том числе при выполнении союзной программы "СКИФ-ГРИД", и создание электронной инфраструктуры науки. Эта система является инновационной инфраструктурой Союзного государства, создаваемой с целью конкурентоспособного развития экономики.
Кстати
Первая суперкомпьютерная программа Союзного государства "СКИФ" была успешно реализована в 2000-2004 годах. Вторая под названием "СКИФ-ГРИД" выполнялась в 2007-2010 годах. В рамках этих программ созданы четыре поколения (ряда) суперЭВМ. За всю историю существования списка лучших суперкомпьютеров мира в него входили восемь отечественных суперкомпьютеров. И шесть из них - именно компьютеры семейства "СКИФ": "СКИФ К-500", "СКИФ К-1000", "СКИФ Cyberia" (Томский госуниверситет), "СКИФ Урал" (Уральский госуниверситет), СКИФ МГУ "Чебышев", "СКИФ-Аврора ЮУрГУ" (Южно-Уральский госуниверситет). Кстати, суперкомпьютер "СКИФ-Аврора ЮУрГУ", по оценке экспертов, по ряду технологических показателей опережает все, что есть в мире. А суперкомпьютер Томского государственного университета "СКИФ Cyberia" недавно занял 16-е место в ТОП-50 самых мощных суперкомпьютеров СНГ.
В рамках программы "СКИФ-ГРИД" развернута экспериментальная ГРИД-сеть "СКИФ Полигон", объединяющая вычислительные ресурсы ряда суперкомпьютерных центров России и Беларуси.
По сути, заложена основа единой научно-исследовательской информационно-вычислительной сети Союзного государства.
Таким образом, в результате реализации суперкомпьютерных программ созданы не только новейшие суперкомпьютеры, вычислительные машины и технологии, но и ГРИД-технологии - средства объединения суперкомпьютерных вычислительных центров, расположенных в разных регионах Союзного государства, в единую интегрированную систему суперкомпьютерных технологий.
МИНСК
