Уже более 18 лет в Беларуси развивается направление высокоэффективных и производительных систем. Последняя разработка Объединенного института проблем информатики — офисный суперкомпьютер —попал в десятку лучших разработок в области фундаментальных и прикладных исследований НАН Беларуси. dev.by узнал у заместителя генерального директора по научной и инновационной работе Сергея Кругликова, каково предназначение отечественных суперкомпьютеров.
Белорусские суперЭВМ: от «СКИФ К-1000» до «СКИФ-Недра»
Эра суперкомпьютеров в РБ началась благодаря научно-техническим программам Союзного государства. Первая вычислительная установка «СКИФ К-1000» (2004 год) заняла 98-ое место в списке 500 самых производительных компьютеров мира. За ней последовала «СКИФ-Триада» (2007 год) — первые персональные компьютеры для проведения сложных высокопроизводительных научных и инженерных расчётов. Их использовали в качестве отказоустойчивых Web-серверов, серверов баз данных и пр.
В 2010 году учёные объявили об объединении всех суперкомпьютеров Союзного государства в кластер «СКИФ-Грид», который обладал пиковой производительностью 8 Тфлопс. В международном проекте в области биоинформатики GPUGRID белорусские установки с графическими процессорами заняли первое место в мировом рейтинге по количеству очков, набранных в вычислениях за один день — более 2 миллионов.
На сегодня самой производительной конфигурацией в семействе белорусских моделей суперкомпьютеров является «СКИФ-ГЕО», разрабатываемый в рамках программы Союзного государства «СКИФ-НЕДРА». Основное его отличие от предыдущих поколений — отраслевое предназначение. СуперЭВМ повышает эффективность обработки данных, получаемых при разведке и добыче полезных ископаемых. В буквальном смысле она позволяет заглянуть в толщу земли и помогает в поисках новых месторождений нефти и газа.
— Все говорят о необходимости использования больших данных, но их ведь нужно где-то обрабатывать, — указывает на важность вычислительных мощностей Сергей Кругликов. — Данные, например, геологоразведки или сейсморазведки просто огромны, и обычные компьютеры не справятся с такими вычислениями. Поэтому было принято решение создать центр обработки данных на нашей площадке. На мировой уровень с этой стойкой мы выходить не будем — там своих игроков хватает, да и нам это не надо. Наша цель — обеспечить ресурсами целевую отрасль — геолого- и сейсморазведки в РБ.
«Хотели не шкаф делать, а приемлемых размеров блок»
У программы «СКИФ-Недра» есть два основных направления: разработка программного обеспечения для геологов и сейсмологов и создание высокопроизводительных вычислительных систем, к которым относятся суперкомпьютеры. Над созданием самих супервычислителей трудится две лаборатории, в которых работает не более 12 человек.
— Нужно быть откровенным, геологи и сейсмологи используют иностранные программные продукты, поэтому финансово и программно зависимы от них, — поясняет заместитель директора по научной и инновационной работе. — Плюс большинство оборудования — из прошлого тысячелетия. Поэтому Союзным государством было решено разработать отечественное ПО и вычислительные средства для работы с геолого и геофизической информацией. Сейчас мы переносим в свои хранилища данных документы, которые накопились у геологов за 90 лет, и преобразуем их в более удобные для работы форматы.
Помимо локального дата-центра и отечественного ПО для геологоразведки и сейсморазведки учёные создали экспериментальный образец офисного суперкомпьютера, производительностью в 10 Тфлопс.
«Наша задача была не шкаф делать, а приемлемых размеров системный блок, который бы помещался на столе или под столом сотрудника. Персональный блок позволяет работать пользователям удалённо и способен обеспечить вычислительными ресурсами целое предприятие», — поясняет Кругликов.
Суперкомпьютер с возможностями дата-центра представляет собой 10 вычислительных узлов в одном корпусе. Каждый вычислительный узел — это хороший сервер. Оперативная память его составляет 320 Гб, общий объём SSD накопителей — 2,4 Тб. При полной загрузке персональный блок потребляет 600 Вт.
Уникальным решением в нём стала отечественная система охлаждения, благодаря которой блок абсолютно не шумит. Достичь такого результата удалось, распределив тепло в радиаторах с помощью отводящих элементов. При необходимых условиях блок способен непрерывно прослужить 10 лет.
— Казалось бы, в чём уникальность решения? — наставили комплектующих, и всё. Но это не так! Многое зависит от умения конструкторов и программистов заставить все узлы (не только внутри офисного компьютера, но и в общей сети) работать одновременно, используя ресурсы других узлов. При создании суперкомпьютера конструкторы сумели подобрать уникальные технические решения по компоновке каждого вычислительного узла.
Как вычислительные установки помогли спасти коровник
Белорусские суперЭВМ могут применяться как в георазведке для прогнозирования наличия полезных ископаемых и обрушений шахт, так и в машиностроении для расчёта динамики сложных металлоконструкций и в биоорганической химии — при моделировании лекарств. Недавно, например, удалённо посчитали сверхгабаритную шину. Время обработки информации сократилось с 48 часов до 7 минут. Плюс возросла точность вычисления.
Для «Амкодора» посчитали целый ряд узловых моментов и места сварки. «В большинстве случаев деформация происходит не на местах сварки, а на неправильно выбранной конструкции. И всё это сначала лучше смоделировать. Как говорится, болезнь лучше предупредить, чем лечить», — поясняет специалист.
— Может, это банально, но недавно мы провели расчёты и показали, что конструкции, которые заложены при проектировании обычного коровника, в снежную зиму не выстоят. Хорошо, что по этим чертежам ничего не построили. Мы смоделировали изделие по-новому и внесли необходимые корректировки.
Объединённый институт проблем информатики НАН Беларуси является ведущим в стране разработчиком автоматизированных медицинских систем.
Например, система электронных рецептов, которую разработали белорусские учёные, круглосуточно работает на местных серверах. Ежедневно по системе «Электронный рецепт» проходит не менее 10 миллионов транзакций.
— Наша задача — обеспечить собственные предприятия необходимыми ресурсами и сервисами для работы в нормальном режиме. Зачем нам конкурировать с кем-то? Надо жить в гармонии, а не в конкуренции. Пытаясь быть конкурентным, можно загнать себя в такой угол, что никогда оттуда и не выберешься, — поясняет своё видение собеседник.
Мы готовы взяться за поставку офисных суперкомпьютеров, но для этого должна быть воля руководителей предприятий. Уже ведём переговоры с Министерством образования о введении курсов параллельных вычислений в школах и университетах. Мы со своей стороны предлагаем 2-ух и 4-ёх узловые супервычислители, чтобы можно было учиться параллельному программированию.
Система умного города и дата-центр в Первомайском районе
Если курс на создание цифровой экономики в Беларуси продолжится, то обязательно понадобится усиление вычислительных ресурсов, считает Сергей Кругликов.
— Мы провели расчёты и выяснили, что для создания системы «умного города» лучше нашего суперкомпьютера ничего не найти. Можно было бы взять, например, Первомайский район и поставить там небольшую установку, куда стекались бы данные ото всех служб: энергетиков, транспортников, услуг для населения и пр. Мы готовы над этим работать. Главное, чтобы население понимало, что делается это для него, и пользовалось этими благами.
По словам замгенерального директора по научной и инновационной работе, сейчас возрастает потребность в собственных ресурсах. Во-первых, это более безопасно. А во-вторых, есть ряд продуктов, которые лучше хранить только у себя. К тому же офисные суперкомпьютеры можно подключить к единой суперкомпьютерной сети. И вы даже не распознаете, где работаете — на офисном «СКИФ» или облачном веб-сервисе, к примеру, Amazon.
— Но проблема в том, что многие по-прежнему обращают внимание только на зарубежных производителей, несмотря на то, что мы обеспечиваем полный цикл: от проектирования и разработки до поставки, обслуживания и утилизации. Почему бы тогда не работать с отечественным производителем? Я бы на месте управленца предприятия пробовал, не задумываясь. Многие просто не знают о такой возможности или не хотят верить, что такое возможно.
Серьёзной коммерциализации отечественного суперкомпьютера пока ещё не было. С Саудовской Аравией подписали меморандум, но к плотному сотрудничеству не приступили. Китайская сторона захотела приобрести офисный вариант суперкомпьютера — большие ЦОДы у них свои.
— Мы не можем содержать отдел маркетинга, мы ведь всё-таки государственное научное учреждение. Мы можем делать опытные образцы, мелкую серию, готовы даже поставить оборудование. Откровенно говоря, мы думаем о запуске производства, но для этого предстоит проделать немало работы и определиться с возможностями коммерциализации наших разработок.
В любом случае будущее за параллельными вычислениями. Такого типа компьютеры будут востребованы хотя бы для того, чтобы на них майнить криптовалюту.
Опытный образец персонального блока будет ещё в два раза мощнее, чем экспериментальный, обещают учёные.
Фото: Андрей Давыдчик
Релоцировались? Теперь вы можете комментировать без верификации аккаунта.