Поиск - новости науки и техники

Прописан масштаб. Кластер КБГУ полезен и вузу и региону

Математическое моделирование диагностики и прогноза эндокринных заболеваний в Северо-Кавказском федеральном округе, развития социально-экономических процессов региона, состояния и прогноза развития среды в крупных водоемах, – исследования по этим трем направлениям сегодня активно ведут ученые Кабардино-Балкарского государственного университета (КБГУ) на базе кластера высокопроизводительных вычислений, который появился в вузе несколько лет назад. Все работы проходят в тесном содружестве с коллегами из МФТИ и РАН.

Первым направлением, связанным с матмоделированием эндокринных заболеваний в СКФО, вот уже два года занимается аспирантка КБГУ Зарина Шагенова. Полученные результаты высветили глубину и разнородность проблем. Причем не только медицинских, но и социально-экономических, имеющих высокую актуальность как для Кабардино-Балкарии, так и для всего федерального округа.
Математическое моделирование социально-экономических процессов в регионе начало развиваться с приходом в университет ведущего научного сотрудника Вычислительного центра им. А.А.Дородницына РАН Николая Белотелова, крупного специалиста в данной области.
Третье направление, связанное с моделированием состояния и прогнозом развития среды в крупных водоемах, отражает многолетние научные интересы директора Института информатики и управления КБГУ Александра Ксенофонтова. Зародились они еще в бытность его аспирантства в Институте океанологии РАН. В последние годы, с запуском в вузе суперкомпьютера, они поднялись на новый уровень. Исследования выходят далеко за географические границы Северного Кавказа: Черное море, Каспий, Балтика… Богата Россия морскими просторами! Особый интерес представляет Арктика, в которой начинают осуществляться крупные экономические проекты. Моделирование процессов в водной среде имеет принципиальное значение и с точки зрения их экономических результатов, и с точки зрения сохранения экологии северных морей.
Кластер высокопроизводительных вычислений появился в КБГУ в 2008 году, а в 2010-м он был запущен в эксплуатацию. Недавно суперкомпьютер прошел модернизацию, которая позволила поднять его производительность до 5,2 Тflop/s. “С приходом суперЭВМ в университет наши взоры сразу обратились к МФТИ, – рассказывает Александр Ксенофонтов. – И тому было несколько причин. Во-первых, институт был среди первых, где появилась подобная машина: к 2008 году в МФТИ уже сложилась школа высокопроизводительных вычислений, возглавляет которую Алексей Иванович Лобанов. Его-то университет и пригласил заведовать кафедрой, которая открылась в КБГУ в 2012 году. Во-вторых, архитектура кластера МФТИ оказалась схожей с нашим суперкомпьютером. Логично было пригласить специалистов Физтеха для его запуска. Наконец, были и остаются давние личные связи преподавателей КБГУ, его ученых с коллегами из подмосковного вуза: кто-то учился в нем, кто-то заканчивал аспирантуру”.
Запуск кластера КБГУ потребовал наличия и дальнейшей подготовки новых кадров, способных корректно и эффективно вести его эксплуатацию. Для этого решили действовать сразу в нескольких направлениях. Так, в 2010-2011 годах для повышения квалификации в МФТИ отправились молодые педагоги КБГУ. Параллельно в университете начались лекции преподавателей Физтеха. Модуль дисциплин высокопроизводительных вычислений был включен в учебный план Института информатики и управления КБГУ.
С 2012 года ежегодно в Кабардино-Балкарском государственном университете проводится школа высокопроизводительных вычислений, занимаются в которой не только студенты, но и преподаватели, молодые ученые – все, кто хотел бы эффективно использовать суперкомпьютер в своей работе. Школа международная: российско-индийская. С российской стороны в ней участвуют МФТИ и КБГУ, с индийской – Индийский институт информационных технологий города Аллахабад (Indian Institute of Information Technology – Allahabad (IIIT-A). Каждая школа проходит по определенной теме, например “Выскопроизводительные вычисления и их приложения в задачах экономики и управления” или “Высокопроизводительные вычисления и их приложения в инженерных и научных исследованиях” и т.д. Занятия ведут не только преподаватели МФТИ, КБГУ, их индийские коллеги, но и ученые различных институтов РАН.
Данная школа уже доказала свою эффективность: студенты могут здесь расширить и углубить свои знания, а преподаватели и молодые ученые, причем не только из Кабардино-Балкарии, – повысить свою квалификацию. Так, например, в первой и второй школах участвовала группа преподавателей Северо-Кавказского федерального университета. Что касается КБГУ, то “распределение обязанностей” по подготовке молодых специалистов благодаря предпринятым шагам выглядит сейчас следующим образом: лекции продолжают читать преподаватели МФТИ, а вот проведение практических занятий взяли на себя молодые педагоги вуза. Они же привлекаются и к чтению лекций.
– “Модель – решетка” – одна из задач, которые мы ставим перед магистрами, – рассказывает преподаватель факультета микроэлектроники и компьютерных технологий КБГУ Владимир Соцков. – Требуется определить и вычислить заданные точки. Силами обычного компьютера вычисление только одной точки занимает десятки часов. А нужно просчитать несколько тысяч таких точек. С помощью суперкомпьютера мы с этой работой справляемся за неделю. Потом надо сравнить полученные результаты с аналогами, внести поправки, снова посчитать… Кластер высокопроизводительных вычислений позволил на порядок повысить эффективность образовательного процесса. Потому при распределении машинного времени учебным задачам отводится значительная доля. Кластер нацелен, прежде всего, на потребности университета.
По словам профессора кафедры физики конденсированного состояния КБГУ доктора физико-математических наук Азамата Хоконова (на верхнем снимке справа), высокопроизводительными вычислениями он начал заниматься в 1993-1994 годах в Оксфорде, где тогда работал, решая задачи, связанные с электромагнитными процессами.
– Естественно, машины, которые там использовались, имели иную архитектуру, иные методы вычислений, – вспоминает Азамат Хоконов. – Вернувшись в Нальчик, я продолжил исследования. В 1995 году в журнале “Ядерная физика” были опубликованы результаты одной из наших работ, просчитанные на обычном компьютере. Тогда и зародилась идея провести подобные расчеты с помощью параллельных вычислений…
Реализовать задумку удалось. Но уже с появлением в университете собственного кластера, благодаря помощи коллег из МФТИ, а также изучению опыта ученых Санкт-Петербургского государственного университета. Постепенно расширялась тематика исследований, усложнялись задачи. Появился костяк аспирантов и старшекурсников, заинтересовавшихся исследовательской работой.
…Юрий Савойский окончил школу одаренных детей при КБГУ, два года учился в Физтехе, а затем вернулся в КБГУ. Окончив университет, он поступил в аспирантуру и занялся под руководством Хоконова взаимодействием лазерного излучения с веществом. Сегодня Юрий ведет исследования совместно с учеными Кабардино-Балкарского научного центра РАН.
Другой аспирант увлекся вопросами томографии. Сейчас готовит эксперимент, который планируют провести в Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН, с которым в КБГУ создана совместная лаборатория.
– Задумок много, но расширение и углубление экспериментов уже начинают тормозиться возможностями кластера, – говорит Азамат Хоконов. – Нам, например, для определенного класса вычислений крайне необходима специальная машина. Не раз ставил этот вопрос перед руководством вуза, но средств пока нет.
Беспокоит ученого и отток талантливых молодых людей из науки в другие сферы или за границу.
– Есть у нас студент-отличник, – рассказывает профессор. – Сколько я его ни уговариваю поступать в аспирантуру – не хочет. Что такое для молодого парня 6 тысяч аспирантских рублей?.. Один из выпускников, хороший программист, проработал некоторое время в представительстве крупной компании, был приглашен в США. Туда же уехал другой подающий надежды молодой ученый. Получается, что вуз, готовящий хороших специалистов, теряет их для науки. И таких примеров у меня немало.
И все же, несмотря на очевидные трудности, благодаря появлению кластера высокопроизводительных вычислений в вузе не только родилась и растет числом своя плеяда преподавателей, но и формируется перспективная научная школа.

Станислав ФИОЛЕТОВ
Фото автора

Нет комментариев