Версия для печати

Суперкомпьютер для Сибири: быть или… всё равно быть?

Каковы перспективы создания суперкомпьютеров на отечественном «железе», архитектуре и программном обеспечении? Какой должна быть стратегия развития суперкомпьютерной инфраструктуры в России? Ответы на эти и другие вопросы искали участники очередного заседания Клуба межнаучных контактов СО РАН. «Это не уставной, но очень важный орган, который формирует коллективную точку зрения специалистов разных направлений» — охарактеризовал площадку председатель СО РАН академик Валентин Пармон. Он же задал рамку обсуждений: не затрагивать административно-организационных вопросов, прежде чем будет достигнут некоторый профессиональный консенсус.

Дискуссия не привела к резолютивному итогу, но обозначила несколько трендов. Прежде всего, мировых. Налицо глобальное нарастание потоков научной информации, обработка которых сама становится отдельным направлением науки — по технической и ресурсной вооруженности сравнимое с ядерной физикой и генетикой. Директор Института ядерной физики им. М.А. Лаврентьева СО РАН доктор физико-математических наук Евгений Валерьевич Ерманюк рассказал, что в США только на суперкомпьютерное моделирование глобальных процессов в океане и атмосфере ежегодно тратится свыше 5 миллиардов долларов.

Об информационной революции, происходящей в биологии, рассказал научный руководитель ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» академик Николай Александрович Колчанов. Становление геномики и биоинформатики кардинально изменили биологический ландшафт, сделало изучение первооснов жизни точной вычислительной наукой, оперирующей огромными массивами данных. «В последнее десятилетие произошло выраженное более чем на 4 порядка снижение стоимости секвенирования геномной ДНК, для генома человека — от 10 миллионов до тысячи долларов. В результате этого в генетике произошёл информационный взрыв, и она стала главным источником больших данных во всех науках и технологиях, перегнав по темпам роста даже социальные сети», — констатировал академик. Он привел прогноз на 2025 год, согласно которому суммарный объем производимой научной информации составит свыше 60 петабайт в год, из которых до 40 будет приходиться на геномику.

Заместитель директора Института ядерной физике им. Г.И. Будкера доктор физико-математических наук Иван Борисович Логашенко обозначил потребности в супервычислениях для физики высоких энергий. «Это направление в любых условиях остается международным, поскольку просто не может быть иным, — подчеркнул ученый. — Правда, во многих мировых коллаборациях, начиная с Большого адронного коллайдера, мы участвуем интеллектуально и технически, но не в супервычислениях, не в обработке и моделировании данных. Для этого нам, в отличие от коллег из Центральной России, просто не хватает мощностей». В рамках программы «Академгородок 2.0» ИЯФ СО РАН реализует проект супер с-тау фабрики, экспериментальная установка которой будет строиться в Российском федеральном ядерном центре (РФЯЦ-ВНИИЭФ) в Сарове (Нижегородская область). «Полный объем данных, который ожидается, должен составить 200-300 петабайт за первые десять лет эксплуатации, — прогнозирует И. Логашенко. — Несколько лет назад мы предполагали, что для работы с этими объемами потребуется мощность около 600 терафлопс, но теперь видим, что эту цифру нужно увеличивать до одного-трех петафлопс». «Установка должна быть запущена в Сарове, — подчеркнул заместитель директора ИЯФ, — но мозговой центр остается здесь, поэтому задачи моделирования экспериментов будут решаться в Новосибирске и потребуют соответствующих вычислительных ресурсов».

О том, какой суперкомпьютер требуется для синхротрона СКИФ, рассказал руководитель отдела ИТ и компьютерных сетей дирекции проекта Владимир Сергеевич Потеряев. Установку класса mega science он назвал «клиентским конвейером, открытым всем институтам СО РАН, России и мира», на котором будут использоваться десятки различных методик. «Поскольку любое исследование уникально, в ходе каждого из них нужно будет подстраивать оборудование и проводить предварительное моделирование эксперимента, чтобы, при необходимости, скорректировать его параметры до натурного этапа», — пояснил В. Потеряев. Для каждой рабочей станции (первая очередь проекта предполагает 6+1, вторая — 30) планируется создание цифровых двойников, прежде всего для обучения — как пользователей, так и собственного инженерно-технического персонала установки. По мнению Владимира Потеряева, спецификой собственного суперкомпьютера СКИФ должна стать онлайновость обработки данных: «Ученые-клиенты, издалека приехавшие на рабочие станции СКИФ, будут заинтересованы в получении результатов в режиме “здесь и сейчас”, поэтому нужно будет создавать высокопроизводительную цепочку данных от детекторов через обработку к хранению», — подчеркнул специалист.

Эти и другие потребности в супервычислениях выглядят особо актуальными в глобальном контексте, который обрисовал директор Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН доктор физико-математических наук Михаил Александрович Марченко. На сегодня в мировом ТОР-500 Россия занимает десятое место и представлена семью суперкомпьютерами. Это всего лишь 2,4% от суммарного их числа, тогда как доли лидеров — США, Японии и Китая — составляют 32,5, 20,7 и 17,5 процентов соответственно. Суперкомпьютеры становятся обязательным атрибутом любой современной научной системы и национальным стратегическим потенциалом. В России все гражданские вычислительные супермашины из мирового ТОР-500 принадлежат федеральным субъектам: Яндексу, Сбербанку, МГУ и МТС. Они расположены в центральной части страны и в первую очередь обслуживают своих держателей. Элементную базу для суперкомпьютеров России приходится закупать (или заказывать, что одно и то же) за рубежом.

На актуальные темы эмбарго и импортозамещения высказался заведующий лабораторией суперкомпьютерного моделирования ИВММГ СО РАН доктор физико-математических наук Игорь Геннадьевич Черных. Он пояснил, что в границах РФ сегодня нет ни одной производственной площадки, способной производить элементную базу размерностью порядка 5 нанометров — только 28-30 и выше. И главное — нет возможности быстро обзавестись такими фабриками. «Китай может поставить в Россию современные малоразмерные чипы и процессоры, но не установки для их выпуска, поскольку это абсолютно невыгодно», — считает специалист. Он оценивает минимум в 20 лет отставание отечественных технологий производства микро- и наноэлектронной элементной базы.

Но с его же слов, санкции США и стран ЕС не означают стопроцентной недоступности их продукции. Антироссийские запреты адресны и частичны, они касаются определенных позиций и их получателей. «Формально на сегодня существует возможность пройти экспортный контроль для приобретения серверных процессоров Intel AMD и карт Nvidia», — полагает специалист. «Если мы захотим купить их в эти дни, то американцы, скорее всего, откажут. Но по завершении активной фазы украинских событий есть вероятность возобновления поставок», — считает Игорь Черных. Доктор физико-математических наук Валерий Павлович Ильин (ИВММГ СО РАН) добавил, что в отличие от элементной базы, программное обеспечение всего контура супервычислений в настоящее время может быть создано в России. «А это составляет минимум 50 % всей проблемы», — подчеркнул ученый.

При этом в суперкомпьютерных мощностях и программном обеспечении остро нуждается именно отечественная наука: только в фундаментальном секторе М.А. Марченко перечислил 16 ключевых задач, от определений очагов цунами до задач дискретной математики, в прикладных областях их на порядок больше. Ученый предполагает, что исследовательские суперкомпьютерные мощности России к 2030 году должны составлять не менее 6,5 экзафлопс, включая СКЦ «Лаврентьев» мощностью 10-15 петафлопс. Его структуру Михаил Марченко предварительно описал как 70 % центральных процессоров (CPU) для решения задач математического моделирования и 30 % графических (GPU) — для обработки данных и глубинного обучения.

«Если такой центр будет создаваться — он станет самым крупным в Азиатской России, — уверен академик В. Пармон. — Это огромный инфраструктурный объект, бывший тяжело подъемным по финансам еще до начала известных событий, хотя тогда у федерального центра были намерения вливать средства в этот проект. Что бы ни происходило сегодня, задача междисциплинарного сообщества специалистов состоит в том, чтобы согласовать позиции для формирования основных требований к техзаданию». Помимо публичных обсуждений, кстати, такая подготовка ведется в двух рабочих группах при СО РАН. А председатель Клуба межнаучных контактов член-корреспондент РАН Сергей Кабанихин и модератор встречи доктор физико-математических наук Сергей Робертович Сверчков анонсировали еще одно, как минимум, обсуждение этой же темы — с привлечением геологов, геофизиков, археологов, представителей других дисциплин, нуждающихся в супервычислениях.