Первый заместитель директора Российского федерального ядерного центра-ВНИИЭФ - директор Института теоретической и математической физики Вячеслав Соловьев рассказывает об участии РФЯЦ-ВНИИЭФ в Первой конференции «Цифровая индустрия промышленной России», настоящем и будущем перспективных разработок ядерного центра в области суперкомпьютеров и грид-технологий .
Эксафлопс: миф или реальность?
- Вячеслав Петрович, расскажите об участии РФЯЦ-ВНИИЭФ в конференции. - Начну с 2015 года, когда в Казани прошла конференция «Информационные технологии на службе ОПК», в которой ВНИИЭФ активно участвовал. Нынешнее мероприятие в Иннополисе - это желание распространить применение цифровых и информационных технологий на предприятия не только ОПК, но и гражданских отраслей. ВНИИЭФ принимал участие в программе, которая была посвящена внедрению суперкомпьютерных технологий. В первый день работы форума проводился круглый стол «Эксафлопс: суперамбция или неизбежный барьер для дальнейшего экономического развития». Обсуждалось состояние дел по созданию машин эксафлопсного класса. Специалистами ВНИИЭФ при участии организаций РАН и промышленных предприятий в 2011 году была выпущена концепция создания таких машин в нашей стране. Участники круглого стола, среди которых были академик РАН Владимир Борисович Бетелин и представители ОАО «Т-Платформы» (российская компания – разработчик суперкомпьютеров. – Авт.) отметили, что за 5 лет основные подходы, которые были изложены в этой концепции, оправдались: суперкомпьютеры развиваются в направлении гибридных схем с использованием в архитектуре универсальных процессоров и векторных ускорителей. Однако в мире наблюдается некое замедление прогнозных темпов, которые выдавались в 2011 году: американцы планировали создать эксафлопс к 2018 году, сейчас речь идет уже о 2022-23 годах. Первый заместитель директора ИТМФ Рашит Шагалиев сделал доклад по актуальным вопросам развития методов эксафлопсных вычислений, а главный научный сотрудник ИТМФ Сергей Степаненко выступил с серьезным анализом того, каково место и планы Китая, США, Европы в этом направлении и что планирует Россия. - И каковы основные выводы? - Первое. Весь мир идет по пути создания гибридных систем. Это оправданная стратегия с точки зрения энергетических затрат на эти машины. Второе - необходимо создавать специальные программы, адаптированные к архитектуре машин с высокой степенью распараллеливания. Третье – нужно развивать специальные операционные системы и программное обеспечение. Говорилось и о том, что может произойти, если наши зарубежные партнеры перекроют доступ к элементной и электронной базе и насколько к этому готова Россия. Есть определенные успехи – микропроцессоры «Эльбрус», которые производятся в Зеленограде, но, к сожалению, по характеристикам пока уступают зарубежным аналогам на порядок. Тем не менее, при серьезной господдержке эту линейку можно развивать. ВНИИЭФ в этом направлении также работает. В прошлом году на базе этого процессора мы создали компактную машину производительностью 0,1 терафлопс. А в этом году планируем поднять производительность на порядок. В машине будет полностью отечественная элементная база с нашей системой межпроцессорного обмена, которую мы создаем совместно с НИИИС и НИСИ РАН.
Оперативно, бесперебойно и круглосуточно
- В каких еще дискуссиях форума ВНИИЭФ принимал участие? - На следующий день состоялся круглый стол «Аппаратная архитектура, прикладное программное обеспечение и подготовка специалистов в области суперкомпьютерного моделирования для задач промышленности». Я сделал доклад об опыте ВНИИЭФ, который сегодня является одной из самых компетентных организаций в России в области суперкомпьютерных технологий. Это и разработка аппаратных систем, и создание системных программ для функционирования самих машин и инженерных программ для проведения моделирования. Рассказал и об опыте сотрудничества с промышленными предприятиями Роскосмоса, авиа- и автомобильной промышленности и атомной энергетики, который у нас наработан за последние 5-6 лет. Особо остановился на задачах, которые мы решали с помощью суперкомпьютерных технологий, на возможностях, которые предоставляет наш центр коллективного пользования, а также на использовании нашего вычислительного кластера через защищенные каналы связи и возможности организации удаленного доступа к нашим вычислительным ресурсам. Очень содержательными были выступления представителей Центрального института авиационного моторостроения. Они работают с нами не первый год и очень заинтересованы в использовании суперкомпьютерных технологий для своих задач. Им очень нравится производить расчеты в режиме удаленного доступа на наших вычислительных системах и с нашими специалистами. Их задачи решаются оперативно, бесперебойно и круглосуточно. Поэтому, когда мы обсуждали, какой должна быть система организации суперкомпьютерных технологий в России, они горячо высказались в поддержку того, что должно быть 1-2 крупных центра, которые предоставляют свои ресурсы, а промышленные предприятия должны оснащаться техникой на порядок меньшей производительности для постановки задач и обработки результатов расчетов. Ведь создание локальных вычислительных центров, поддержание их надежной бесперебойной работы – дорогое удовольствие для предприятия. Кроме того, системы достаточно быстро устаревают, и требуется их постоянное обновление и развитие. Во ВНИИЭФ этой работой мы занимаемся, начиная с 2010 года. Сегодня более 50 предприятий подключены к ресурсам нашего вычислительного центра по защищенным каналам. Ежедневная круглосуточная суммарная производительность - около 350 Тфлопс. Кроме того, мы поставили на предприятия более 120 компактных машин нашей сборки производительностью от 1 до 5 Тфлопс. Также говорилось о важности и необходимости подготовки кадров в области суперкомпьютерного моделирования. Подготовить специалистов без возможности доступа вузов к суперкомпьютерным системам невозможно. Поэтому при создании центров должно быть учтено и это.
«На полях» конференции
- Что происходило в кулуарах конференции? - Очень продуктивным и полезным было наше взаимодействие с руководителем департамента ОПК Минпромторга Олегом Рязанцевым. Сейчас министерство готовит госпрограмму развития предприятий ОПК, в которой будет подпрограмма по развитию и внедрению суперкомпьютерных технологий на промышленных предприятиях. ВНИИЭФ готов участвовать в ней и своими ресурсами в виде аппаратных систем, возможностью их совершенствования и наращивания, и созданием программных продуктов, таких как ЛОГОС, которые являются хорошо проработанными и конкурентоспособными. Программа рассчитана на пять лет и пока находится на начальной стадии. Все согласились с тем, что ВНИИЭФ как один из лидеров этого направления должен участвовать в формировании этой программы в части суперкомпьютерных технологий. Также мы с Шагалиевым и Бетелиным побывали в Казанском университете. Это было вдвойне приятно, потому что я и Рашид окончили КГУ. Обсудили с ректором вопросы подготовки кадров и совместного участия в работах и проектах, в том числе включая суперкомпьютерные технологии. Мы договорились сотрудничать в рамках проекта «Геоплатформа», который сейчас активно развивается после визита Дмитрия Анатольевича Медведева во ВНИИЭФ. Проект предусматривает создание программного комплекса для управления жизненным циклом геологоразведки и добычи полезных ископаемых. КГУ имеет опыт работы в этом направлении, поскольку Татарстан – нефтедобывающий регион. Мы также заинтересованы в получении из КГУ высококвалифицированных кадров. Итогом встречи стала договоренность о создании «лабораторий» в КГУ и ВНИИЭФ, задачей которых будет определение направлений совместного сотрудничества и более тесного взаимодействия студентов и преподавателей.
Что дальше?
- Кончилось действие президентской программы по развитию суперкомпьютеров и грид-технологий. Что ей пришло на смену? - После визита в РФЯЦ-ВНИИЭФ Дмитрия Анатольевича Медведева в феврале этого года мы подготовили следующий проект, направленный на внедрение программного комплекса трехмерного моделирования «ЛОГОС», который в рамках прежней программы развивался и адаптировался под инженерные задачи промышленных предприятий. В настоящее время он проходит проверку, доработку, доводку на целом ряде предприятий атомной отрасли, авиа- и автомобилестроения. Например, в ОКБ Сухого планируется с 2017 года полностью переходить на использование нашего программного комплекса. У «ЛОГОСА», с одной стороны, есть универсальное ядро, с другой – набор физических моделей, необходимых для задач того или иного предприятия. Мы дополняем ядро моделями, проверяем работу комплекса на конкретных экспериментах этих предприятий и обучаем пользователей. Сегодня нами обучены более 300 специалистов разных предприятий, и они используют «ЛОГОС» в своей работе. Кроме того, у нас созданы учебные версии, которые мы устанавливаем во многих вузах, в частности, МВТУ им.Баумана, ННГУ им.Лобачевского, для того чтобы подготовить специалистов, владеющих этим программным комплексом. На ближайшую перспективу мы ставим задачу доведения «ЛОГОСА» до уровня зарубежных программ по сервисным возможностям, поставки в отчужденном виде и адаптации под конкретные задачи предприятий. - А что касается «железа»? - Мы продолжаем создавать компьютеры разной производительности по заказам предприятий – компактные, которые работают, как обычные «персоналки», а также средней производительности в десятки и сотни Тфлопс. Специалисты ИТМФ их собирают, ставят туда наше системное и программное обеспечение и запускают в работу. За пять лет мы поставили более 120 компактных машин (1-5 Тфлопс) и ряд крупных ЭВМ по заказам предприятий, например, компьютер в 50 Тфлопс для «Атомэнергопроекта» (Санкт-Петербург), который вошел в состав программно-технического комплекса для моделирования работы Ленинградской АЭС. В прошлом году по поручению Дмитрия Рогозина мы совместно со специалистами Роскосмоса и Минпромторга подготовили программу внедрения суперкомпьютерных технологий на предприятиях космической отрасли. В рамках этой программы за РФЯЦ-ВНИИЭФ закреплен целый ряд задач по созданию аппаратных систем и продвижению программных продуктов, таких как «ЛОГОС» на предприятия Роскосмоса. Сегодня эта программа согласуется на уровне правительства, и мы надеемся, что она также заработает. Надо отметить, что во всех развитых странах существует госпрограмма по развитию суперкомпьютерных технологий. Самим предприятиям без государственной поддержки это не под силу. - Когда человек сталкивается с чем-то новым, ему непросто сразу перестроиться. Были ли у вас трудности при внедрении наших разработок на предприятиях? - Помню, когда мы начинали президентский проект в 2010 году, большинство специалистов предприятий, с которыми мы обсуждали эту программу, были люди возрастные, некоторые скептически относились к тому, что мы сможем с помощью математического моделирования заменить часть экспериментальной отработки. Но когда предприятия защищали те работы, которые были выполнены в рамках проекта, то большинство выступавших были молодые люди, которые активно, быстро и с удовольствием освоили эти технологии. И руководители оценили преимущества от внедрения новых технологий проектирования. Например, если раньше для отработки ракетного двигателя сжигалось порядка 100 экспериментальных образцов, то сейчас процесс создания нового двигателя с использованием имитационного моделирования на сурперЭВМ потребовал лишь 10 макетов. Этот пример нам привели специалисты ОАО «Конструкторское бюро химавтоматики» (Воронеж), с которыми мы продуктивно сотрудничали в рамках президентского проекта по развитию суперкомпьютерных технологий. - То есть экономические санкции нам помогают… - В чем-то – да. Это позволяет и руководителям, и специалистам повернуться лицом к тому, что у нас есть в России – к отечественным разработкам.