Новый суперкомпьютер, церемония открытия которого состоялась недавно в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ), уже вошел в ТОП-50 самых мощных суперкомпьютеров СНГ. Согласно последней редакции рейтинга, супермашина ОИЯИ занимает 12-е место. На очереди - покорение мировых высот: вхождение в рейтинг ТОП-500 (данные объявляются ежегодно в июне и ноябре). Мощность вновь созданной высокопроизводительной системы, по мнению ее строителей, высокотехнологичных компаний и самих ученых, может быть увеличена в несколько раз. Уже сейчас ее теоретическая пиковая производительность оценивается в 1 PFlop/s в одинарной точности или около 500 TFlop/s в двойной точности.

Понять сегодня, о каком суперкомпьютере идет речь, можно не только по описанию его мощности, но и по названию: “Чебышев”, “Ломоносов”, “Лобачевский”... Свое имя новый суперкомпьютер ОИЯИ получил в честь директора Лаборатории вычислительной техники и автоматизации в 1988-1989 гг. член-корреспондента АН СССР Николая Говоруна. Именно с ним, начиная с 1966 года, неразрывно связано развитие информационных технологий в этой международной межправительственной научно-исследовательской организации. Стоит заметить, что установка и запуск в ОИЯИ суперкомпьютера им. Н.Н.Говоруна состоялась в год 60-летнего юбилея с момента начала эксплуатации в институте первой ЭВМ - “Урал-1”.

Как было отмечено на презентации в Дубне, суперкомпьютер им. Н.Н.Говоруна стал естественным развитием гетерогенной платформы HybriLIT ОИЯИ, обеспечив существенное повышение ее производительности. Новый суперкомпьютер ОИЯИ - совместный проект Лаборатории теоретической физики им. Н.Н.Боголюбова и Лаборатории информационных технологий, поддержанный дирекцией ОИЯИ и реализованный при участии специалистов российской группы компаний РСК и корпорации Intel. Они предоставили ученым современные экономически выгодные и сверхкомпактные технические решения для создания высокопроизводительной системы.

Основу вычислительных узлов системы составили продукты Intel: самые мощные 72-ядерные серверные процессоры Intel® Xeon Phi™ 7290, процессоры семейства Intel® Xeon® Scalable, платы семейств Intel® Server Board S7200AP и Intel® Server Board S2600BP, а также твердотельные накопители семейства Intel® SSD DC S3520 и новейшие высокоскоростные твердотельные диски емкостью в 1 Тбайт.

Для высокоскоростной передачи данных между вычислительными узлами в составе суперкомпьютерного комплекса ОИЯИ используется передовая технология Intel® Omni-Path, которая обеспечивает скорость неблокируемой коммутации до 100 Гбит/c. Ее применение позволит не только удовлетворить текущие потребности ресурсоемких приложений пользователей, но и обеспечить необходимый запас пропускной способности сети на будущее.

- Для нас это - первый опыт такой серьезной в России работы с крупными экспериментами, требующими десятки и сотни петабайт, - отметил директор по развитию корпоративных проектов компании Intel Николай Местер. - Было бы очень интересно продолжать участие в эксперименте: смотреть, как созданная система развивается, понять, как мы можем помогать нашим ученым находить новые закономерности, исследовать Вселенную, получать прекрасные результаты, а также взаимодействовать с физиками по всему миру. Сейчас же здесь представлены самые новейшие архитектуры в области серверных технологий.

В состав суперкомпьютера входит высокоплотное энергоэффективное решение “РСК Торнадо” на базе серверных технологий Intel с прямым жидкостным охлаждением, разработанное специалистами группы компаний РСК. В ОИЯИ установлены новые универсальные вычислительные шкафы “РСК Торнадо” с рекордной энергетической плотностью и системой прецизионного жидкостного охлаждения. Система сбалансирована для постоянной работы с высокотемпературным хладоносителем до +63°С на входе в вычислительный шкаф. В соответствии с условиями размещения оборудования был выбран оптимальный режим работы вычислительного шкафа при постоянной температуре хладоносителя +45°С на входе в вычислительные узлы (с пиковым значением до +57°С).

Работа в режиме “горячая вода” для данного решения позволила применить круглогодичный формат охлаждения free cooling (24x7x365), используя только сухие градирни, а также полностью избавиться от фреонового контура и чиллеров. Благодаря этому показатель PUE, который отражает уровень эффективности использования электроэнергии системы, составляет менее чем 1,06. То есть на охлаждение суперкомпьютера расходуются менее 6% всего потребляемого им электричества, а это очень высокий результат.

Высокая доступность, отказо¬устойчивость и простота использования вычислительных систем, созданных на базе решений РСК, обеспечиваются в том числе благодаря современной системе управления и мониторинга на базе ПО “РСК БазИС”. Она позволяет управлять как отдельными узлами, так и суперкомпьютерной системой в целом, включая ее инфраструктурные компоненты. Конструктив шкафа дает возможность заменять вычислительные узлы, блоки питания и гидрорегулирования в режиме “горячей замены” без прерывания работоспособности комплекса.

- Уверен, в ближайшее время компьютер будет загружен полностью, поскольку потребности ускорительного комплекса NICA огромны, - подчеркнул генеральный директор группы компаний РСК Александр Московский. - Даже несмотря на то что сама установка будет введена в строй через несколько лет (ввод в эксплуатацию ускорительного комплекса планируется осуществить в 2020 году), подготовка к проведению экспериментов на ней, симуляция так называемых событий - вычислительно очень сложные процессы, требующие в том числе большого объема данных. Рады, что передовые решения РСК для высокопроизводительных вычислений теперь будут активно использоваться не только для развития российской науки, но и для повышения эффективности и результативности международного научного сотрудничества, примером которого является многолетняя деятельность Объединенного института ядерных исследований. Кроме того, всегда приятно работать с заказчиком, который является мировым экспертом в своей области. К ОИЯИ - ученым и специалистам института - это относится в полной мере. Важно, что они четко понимают, как следует соотнести компьютерную архитектуру с имеющимися приложениями. Так что сотрудничество с ними - еще и большое удовольствие.

Ученые ОИЯИ приняли самое активное участие в разработке технического задания для новой супермашины: именно они формулировали необходимые для ее формирования требования, исходя из уровня задач, которые предстоит решать. В первую очередь тех, которые связанны с NICA - проектом экспериментальной установки класса “мегасайенс”. СуперЭВМ должна кардинально ускорить проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований в области физики элементарных частиц, ядерной физики и физики конденсированных сред.

- При обсуждении вопроса о приобретении компьютера, на первом плане были задачи, которые перед ним будут стоять, ведь мы покупаем не “железо”, а очень умную машину, на которой нам и вести исследования, - подчеркивает директор Лаборатории теоретической физики ОИЯИ член-корреспондент РАН Дмитрий Казаков. - С помощью суперкомпьютера предстоит теоретически изучать то, что на этой установке будет изучаться экспериментально. К тому же есть ряд важных задач, связанных не только с физикой высоких энергий, но и с биологией, нанотехнологиями. Благодаря суперкомпьютеру вычисления, которые сегодня требуют нескольких недель, можно будет провести за считаные часы.

Согласно данным, представленным на презентации в Дубне, новый суперкомпьютер позволит ученым проводить ресурсоемкие, массивно-параллельные расчеты для решения задач в области решеточной квантовой хромодинамики, актуальные для исследования свойств адронной материи при высокой плотности энергии и барионного заряда и в присутствии сверхсильных электромагнитных полей. Высокопроизводительная система повысит качество и оперативность моделирования динамики столкновений релятивистских тяжелых ионов, откроет новые возможности для исследования свойств сильно-коррелированных систем в области физики новых материалов. Поможет суперкомпьютер разработке и адаптации программного обеспечения для мегапроекта NICA на новые вычислительные архитектуры, а также созданию программно-аппаратной среды для высокопроизводительных вычислений и моделирования сложных научных задач. Не останется в стороне и подготовка IT-специалистов по всем необходимым направлениям.

- Инфраструктура, связанная с информационными технологиями, - сегодня абсолютно незаменимая часть любого крупного научного эксперимента, особенно в физике высоких энергий, физике частиц, а также в области биотехнологий и медицине, - отметил заместитель министра образования и науки РФ Григорий Трубников. - Везде, где есть большие объемы данных, требуется обрабатывать их онлайн, не прерывая эксперимент, параллельно аккумулируя и сортируя полученную информацию. В том числе и анализировать, есть ли искомое событие, не следует ли что-то подправить с точки зрения параметров эксперимента, чтобы получить более эффективные данные на выходе. У Большого адронного коллайдера есть своя мощная инфраструктура с высокой производительностью и внушительным объемом для хранения данных. Не менее актуальна такая инфраструктура и для проекта NICA: как во время проведения самого эксперимента, так и до его старта. Это позволит моделировать события, как можно точнее настроить параметры экспериментальной установки, чтобы добиться от нее максимально эффективной отдачи.

Финансирование новой супермашины будет приоритетом при формировании бюджета ОИЯИ, который складывается из взносов 18 стран-участниц проекта. Презентация возможностей и перспектив использования нового суперкомпьютера на сессии Комитета полномочных представителей государств-членов ОИЯИ вызвала большой интерес участников высокого собрания: в новом инструменте они видят поистине фантастические возможности для своих научных центров. Несмотря на локализацию высокопроизводительной системы в Дубне, пропускная способность каналов передачи данных позволяет загружать суперкомпьютер дистанционно. Уже есть договоренность о проведении на новой суперустановке расчетов и экспериментов в самых разных областях наук.

Теперь самое главное в предстоящей работе - быстрая и эффективная загрузка нового суперкомпьютера. И с этим, уверены в ОИЯИ, проблем не будет. Активное участие ученых Лаборатории теоретическоей физики в обосновании параметров и будущей программы исследований проекта NICA является хорошим примером современных принципов организации компьютинга, которые ведут к инновационным изменениям в стратегии научных исследований. Новым вызовом для ученых и разработчиков станет создание единой облачной инфраструктуры институтов стран-участниц ОИЯИ, интегрированной с суперкомпьютером.