Входим во вкус. Ученые осознают преимущества суперкомпьютеров.

В Москве и Новосибирске прошли круглые столы, посвященные стратегической роли суперкомпьютерных вычислений для развития отечественной науки. Конкретно речь шла о модернизации вычислительных ресурсов Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН (Москва) и Сибирского суперкомпьютерного центра СО РАН (Новосибирск), созданного на базе Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН.

На встречах обсуждались планы работы создаваемого на базе двух центров территориально распределенного суперкомпьютерного комплекса. Общие ресурсы будут использоваться учеными для решения широкого спектра фундаментальных и прикладных задач в таких направлениях, как цифровые и интеллектуальные технологии, высокотехнологичное здравоохранение, повышение экологичности и эффективности энергетики, развитие авиапромышленного комплекса и освоение космического пространства, искусственный интеллект, машинное обучение, работа с большими данными.

Глава ФАНО Михаил Котюков на круглый стол приехать не смог, но, как и губернатор Новосибирской области Владимир Городецкий, для приветственного слова воспользовался современными технологиями: для участников круглого стола была организована многосторонняя интернет-видеотрансляция, соединившая Москву, Новосибирск, Екатеринбург, Иркутск, Владивосток и Хабаровск.

Научный руководитель Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН академик Геннадий Савин оптимистично оценивает ситуацию с развитием высокопроизводительных вычислений в России. По его словам, в этом направлении появились вполне осязаемые успехи. Модернизация вычислительных ресурсов МСЦ РАН позволит обеспечить новые возможности для проведения исследований и разработок, удовлетворять постоянно растущие потребности пользователей в повышении скорости обработки данных для высокотехнологичной медицины, энергетики, авиакосмического комплекса. 

“В результате модернизации пользователи нашего центра смогут решать свои научные задачи на различных передовых архитектурах процессоров”, — отметил академик и поблагодарил ФАНО, сумевшее, как он подчеркнул, в тяжелых условиях, решить эту задачу. “Мы уже почувствовали не только аромат, но и вкус развития, появились перспектива, интерес и свет в конце тоннеля”, — сказал Г.Савин.

Директор ФНЦ НИИ системных исследований РАН, профессор Сергей Бобков обратил внимание на важность внедрения суперкомпьютерных технологий в России, которые позволяют делать новые шаги в развитии материаловедения, медицины, биологии, других направлений науки. “Необходимо создание мощных суперкомпьютерных центров, — подчеркнул он. — Это нужно и для улучшения жизни граждан: ведь технологии помогают создавать новые лекарства и материалы, двигатели и многое другое”. Сергей Бобков считает, что нужна ориентация на конкретные области хозяйства, что позволит поднять производительность и добиться конкретной цели. 

О Межведомственном суперкомпьютерном центре РАН рассказал его директор, кандидат технических наук Борис Шабанов (на верхнем снимке на трибуне). МСЦ — один из самых мощных суперкомпьютерных центров коллективного пользования в России в сфере науки и образования (33-е место в мировом списке топ-500). Его ресурсами пользуются 184 группы исследователей, решающие задачи фундаментальной и прикладной направленности. В ходе модернизации суммарная пиковая производительность обновленного суперкомпьютерного парка МСЦ РАН, реализованного на базе вычислительных систем “РСК Торнадо” и RSC PetaStream с жидкостным охлаждением, выросла на 40%. В итоге общая производительность вычислительных ресурсов Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН превысила 900 терафлопсов. 

Заведующий кафедрой Института вычислительной математики и математической геофизики (ИВМиМГ) СО РАН, профессор Борис Глинский рассказал, что сегодня услугами Центра коллективного пользования “Сибирский суперкомпьютерный центр” (ЦКП ССКЦ) пользуются 24 института Сибирского отделения РАН (около 200 пользователей). После установки в марте 2017 года новой суперкомпьютерной кластерной системы НКС-1П на базе решения “РСК Торнадо” с жидкостным охлаждением общие вычислительные ресурсы ЦКП ССКЦ СО РАН были увеличены до уровня 197 терафлопсов.

По словам директора ИВМиМГ члена-корреспондента РАН Сергея Кабанихина, научные группы института и других учреждений СО РАН смогут еще активнее использовать вычислительные ресурсы ЦКП “Сибирский суперкомпьютерный центр” для выполнения актуальных исследований и большого количества численных экспериментов (суперкомпьютерного моделирования) в области газогидродинамики, физики плазмы, геофизики, квантовой химии, молекулярной динамики, загрязнения атмосферы, моделирования изменений климата и др. 

— Особенно важно, — подчеркнул он, — увеличение вычислительной мощности центра для нашего участия в Комплексном плане научных исследований “Алгоритмы и математическое обеспечение для вычислительных систем высокой производительности. Решение пилотных задач” и проекта ИВМиМГ СО РАН “Цифровая Арктика”. С появлением нового современного вычислительного ресурса для Новосибирской области есть реальная возможность перехода к “цифровой” промышленности и экономике в рамках концепции “Индустрия 4.0”. Кроме того, текущее расширение вычислительных мощностей ЦКП ССКЦ СО РАН и возможность доступа к дополнительным ресурсам МСЦ РАН в рамках территориально распределенного комплекса позволит нам привлечь к процессам моделирования научных сотрудников из бывших медицинской и сельскохозяйственной академий.

Как отмечали все выступавшие, с технической точки зрения оба проекта в суперкомпьютерных центрах РАН в Москве и СО РАН в Новосибирске уникальны тем, что это первое в мире внедрение серверных вычислительных узлов с жидкостным охлаждением в режиме “горячая вода” на базе самых мощных 72-ядерных процессоров Intel® Xeon Phi™ 7290 (были представлены в ноябре 2016 года), а также на основе 16-ядерных процессоров Intel® Xeon® E5-2697А v4. Кроме того, в ходе реализации этих уникальных проектов впервые в России и СНГ коммуникационные подсистемы двух кластерных комплексов были реализованы на основе высокоскоростного межузлового соединения Intel® Omni-Path со скоростью передачи данных 100 Гбит/с.

Практическому применению новых вычислительных возможностей были посвящены выступления специалистов Центрального института авиационного моторостроения им. П.И.Баранова (компьютерное моделирование при разработке конкурентоспособных двигателей), Института биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова (конструирование лекарств нового поколения), Института вычислительной математики РАН и Гидрометцентра России (моделирование климата и численный прогноз погоды).

Московский и новосибирский проекты были реализованы группой компаний РСК, ведущим в России и СНГ разработчиком и интегратором высокоплотных решений для сегмента высокопроизводительных вычислений (HPC — high-performance computing) и центров обработки данных. Проектам развития российской науки на круглом столе было посвящено выступление генерального директора группы компаний РСК Александра Московского.

Специалисты РСК разработали и установили в МСЦ РАН мощные вычислительные системы — суперкомпьютер МВС-10П МП (2014 год) на основе массивно-параллельной архитектуры RSC PetaStream™ (это был первый проект в СНГ на базе высокопроизводительных сопроцессоров Intel® Xeon Phi™ 7120D) и суперкомпьютер МВС-10П на базе кластерной архитектуры “РСК Торнадо” (2012 год). Кластерные системы МСЦ РАН входят в рейтинг Top50 самых мощных российских суперкомпьютеров, а также в мировые рейтинги Top500, Green500 и HPCG.

В ССКЦ РАН был введен в действие новый вычислительный комплекс на базе “РСК Торнадо”. В основе вычислительных узлов в составе суперкомпьютера НКС-1П: самые мощные 72-ядерные серверные процессоры Intel® Xeon Phi™ 7290, 16-ядерные серверные процессоры Intel® Xeon® E5-2697А v4, серверные платы семейств Intel® Server Board S7200AP и Intel® Server Board S2600KP, твердотельные накопители семейства Intel® SSD DC S3500 с подключением по шине SATA в форм-факторе M.2. Для высокоскоростной передачи данных между вычислительными узлами в составе нового суперкомпьютерного комплекса ССКЦ СО РАН также используется передовая технология высокоскоростной коммутации Intel® Omni-Path, обеспечивающая скорость неблокируемой коммутации до 100 Гбит/c, на основе 48-портовых коммутаторов Intel® Omni-Path Edge Switch 100 Series. В ходе круглого стола руководитель подразделения корпоративных продаж Intel в России и СНГ Василий Бояринов рассказал о новых разработках компании, которые могут быть интересны российским ученым.

Общие ресурсы суперкомпьютерных систем МСЦ РАН и ССКЦ СО РАН будут использоваться как основа территориального распределенного вычислительного комплекса для решения задач в области фундаментальных и прикладных наук, включая такие передовые направления исследований, как искусственный интеллект, машинное и глубокое обучение, работа с большими данными (Big Data). Суммарная пиковая производительность этих вычислительных комплексов теперь составляет около 1,1 петафлопса. Планируется, что к 2019 году производительность вычислительных систем достигнет 8 петафлопсов. Российские ученые смогут воспользоваться ресурсами не только одного, но и, при необходимости, сразу двух суперкомпьютерных центров одновременно.