Поиск - новости науки и техники

Расчетное время. Отечественной промышленности пора осваивать суперкомпьютеры.

Почему отечественная промышленность столь мало, редко и с видимой неохотой использует суперкомпьютерные технологии, дающие очевидные конкурентные преимущества? Как наладить взаимодействие в области СКТ между научно-образовательным сообществом и производством, чтобы российская экономика заняла наконец-то свое достойное место на международном рынке? Эти и другие вопросы, связанные с эффективным использованием высокопроизводительных вычислений не столько в науке и образовании, сколько в разных отраслях промышленности, стали главной темой круглого стола, организованного МГУ им. М.В.Ломоносова, ведущим производителем массивно параллельных процессоров для HPC компанией NVIDIA и крупнейшим производителем суперкомпьютеров в России компанией “Т-Платформы”.

По признанию самих участников встречи, состоявшейся в стенах НОЦ “Суперкомпьютерные технологии” МГУ, готовых рецептов по встраиванию HPC в технологическую цепочку предприятий на сегодня ни у кого нет. Но сидеть сложа руки нельзя. Потому и цель мероприятия, собравшего начальников отделов, директоров ИТ-департаментов и конструкторских бюро ключевых российских предприятий авиастроения, космического машиностроения, автомобильной промышленности, строительства и других секторов научно-технологического комплекса России, была не просто прослушать доклады, как это часто происходит в рамках многочисленных конференций и семинаров, а попробовать определить возможность и необходимость использования сторонних суперкомпьютерных ресурсов для своих предприятий, прояснить особенности проведения совместных НИР и НИОКР между промышленными организациями и вузами, институтами.
“Суперкомпьютеры + промышленность = ?” – столь необычное название дал своей презентации заместитель директора НИВЦ МГУ член-корреспондент РАН Владимир ВОЕВОДИН. Знак вопроса в данном случае – при обсуждении HPC-ситуации в России, по мнению Владимира Валентиновича, вполне закономерен. В то время как для зарубежных коллег тут никаких вопросов нет: суперкомпьютерные технологии у них давно и активно применяются в реальной промышленности. Так, например, именно суперкомпьютерное моделирование позволило компании Cummins успешно спроектировать дизельные двигатели, компания Goodyear проектирует на суперкомпьютерах автопокрышки. А в компании Procter&Gamble так и вообще не мыслят своей работы без применения высокопроизводительных вычислений:
– Если в России СКТ зачастую ассоциируются с чем-то “высоким”, – заметил Владимир Воеводин, – самолетами, космическими аппаратами, болидами “Формулы-1”, то, как известно, Procter&Gamble – это обычные лезвия, чипсы, стиральный порошок. Но компания хорошо понимает, что при их миллиардных товарооборотах, сэкономив два цента на производстве одной единицы продукции, они в результате получат колоссальную прибыль. Если набрать в строке поисковика “Procter&Gamble и суперкомпьютерные технологии”, можно найти массу примеров, как именно эта компания ведет свои исследования. Один из таких примеров – использование компанией СКТ для производства чипсов “Принглс”. Результат – получение многомиллионной прибыли и достижение конкурентного преимущества на рынке. Кстати, в 2013 году Procter&Gamble совместно с Temple University из Филадельфии уже подали заявку и получили “добро” на проведение совместных вычислений на базе суперкомпьютера Titan – высокопроизводительной системы номер 1, согласно последней версии мирового рейтинга суперкомпьютерных мощностей ТОР500, установленной в национальной лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики США (Теннесси). Темой их работы станет построение модели проникновения всякого рода парфюмерии – тех же дезодорантов – через кожу. Для них это важно, и им предоставлен доступ к самому мощному суперкомпьютеру мира. Прекрасный пример, говорящий о том, насколько СКТ-исследования востребованы за рубежом.
Или другой пример: согласно статистике ТОР500, 50% самых мощных суперкомпьютеров мира задействованы в индустрии. Кстати, промышленности не нужны машины исключительно из первых строк мирового рейтинга супермощностей – по большей части на предприятиях устанавливают системы относительно небольшого размера, если, конечно, так можно говорить о машинах из ТОР500… В России же, по данным рейтинга супермощностей СНГ ТОР50, использование СКТ в промышленном секторе еле дотягивает до 10%.
Все это не может не вызывать серьезную озабоченность. Почему СКТ не столь активно проникают в российскую промышленность? И почему данное направление стремительно развивается, например, в США? Один из ответов на последний вопрос может дать знакомство с программой INCITE, реализуемой под эгидой Министерства энергетики США. Программа интересна тем, что в ее рамках денег как таковых не выделяют, но выделяют процессорочасы (cpu*h) на мощнейших суперкомпьютерах. Для этого формируется альянс: промышленное предприятие, которое выдвигает некий проект, университет и суперкомпьютерный центр, готовые принять участие в проведении расчетов по данному проекту. Все вместе они и подают заявку на участие в программе INCITE.
Сама программа стартовала в 2006 году, на тот момент ее “бюджет” составлял 18 млн cpu*h на 15 проектов, в 2007 году – уже 95  млн cpu*h на 45 проектов, а в 2013-м – 4,7 млрд cpu*h на 61 проект, что говорит о высокой востребованности программы.
4,7 млрд cpu*h – много это или мало? В России самый мощный на сегодня суперкомпьютер – “Ломоносов” – установлен в МГУ. Эквивалент выделенным в рамках программы INCITE мощностям на 2013 год – 4 таких системы, как “Ломоносов”, работающих только на реализацию проектов одной подобной программы INCITE…
С помощью INCITE решается сразу несколько важных задач (чего так не хватает отечественным СКТ): устанавливаются контакты между промышленностью и научно-исследовательскими организациями, обеспечиваются подготовка и постепенный переход к новым технологиям, появляется возможность решения задач большого масштаба, размерности. Вовлекаясь в подобного рода проекты, промышленность учится, появляется понимание, что именно сейчас важно и перспективно и где можно получить тот самый элемент конкурентоспособности. На 2013 год в рамках INCITE к реализации уже утвержден 61 проект. При этом минимальная квота работ –
20 млн cpu*h – внушительное количество, и надо обладать значительными знаниями, чтобы грамотно ими воспользоваться.
Бюджет и то внимание, которое уделяется в США суперкомпьютерным технологиям, громадны. Так, например, создан специальный совет по конкурентоспособности (www.compete.org) – госорганизация, которая очень внимательно отслеживает, насколько конкурентоспособны американские компании, и помогает им развиваться. Среди одного из направлений работы этого совета, обозначенного как приоритетное, – высокопроизводительные вычисления. Совет выпускает брошюру о том, как применяются СКТ в реальной промышленности США. В ее оглавлении – имена компаний, чей успех на рынке хорошо известен: Goodyear, Whirlpool, DreamWorks Studios, Boeing Company…
Какими способами возможно продвигать суперкомпьютерные технологии в отечественную промышленность? Вот только несколько вариантов. “Движение снизу”: льготное (в начале пути даже бесплатное) предоставление доступа к ресурсам суперкомпьютерных центров. Многие из них, установленные в университетах, создавались на бюджетные деньги, а потому государство должно быть заинтересовано в использовании этих ресурсов на благо отечественной экономики. Однако для этого потребуется внесение изменений в нормативно-правовую базу, поскольку так вот запросто пустить на свои СКТ-мощности всех желающих университеты права не имеют.
Важный момент в продвижении СКТ на производство связан с подготовкой кадров. Для решения вопросов в этом направлении могут быть использованы программы повышения квалификации, разработка совместных учебных программ, различные формы стажировок как для студентов и аспирантов, так и для сотрудников предприятий. Проведение специализированных семинаров в разных регионах на базе суперкомпьютерных центров – еще один путь решения проблем. Особую помощь в этой деятельности готов оказать Суперкомпьютерный консорциум университетов России.
– Все это – некое “движение снизу”, – отметил Владимир Воеводин, – то, что мы уже можем делать сейчас, для чего особых разрешений не требуется. Но не менее важно и “движение сверху”, поддержанное на государственном уровне, без которого серьезных результатов добиться будет невозможно. Тут речь может идти о разработке специальной федеральной целевой программы, посвященной внедрению СКТ в промышленное производство. Конечно, написание и утверждение такой ФЦП – процесс весьма масштабный и трудоемкий. Может, стоит подумать об отдельном разделе СКТ-тематики в уже существующих ФЦП. Еще один вариант – создание аналога программы INCITE и развитие нормативно-правовой базы по использованию суперкомпьютерных ресурсов, которая позволит промышленности легально работать на суперкомпьютерных системах, установленных в университетах и академических институтах.
Одним из путей решения проблем внедрения СКТ в индустрию могут стать и совместные проекты (НИР/НИОКР), инициированные промышленностью с участием Минобрнауки, Минпромторга, РАН, РФФИ, Суперкомпьютерного консорциума университетов России… Еще одни путь – предоставление налоговых льгот тем предприятиям, которые занимаются внедрением подобного рода технологий у себя в обычной практике. Не менее интересное направление, которое может инициировать и активизировать этот процесс, – внесение сертификации продукции через вычислительный эксперимент (математическое моделирование) как обязательное требование в существующие ГОСТы.
А что же есть на данный момент в России в области внедрения СКТ в промышленность? Оказывается, много чего, надо только понимать, как этим пользоваться. Например, хорошо известные постановления №№217, 218 и 220 о создании совместных предприятий, реализации совместных проектов университетов и промышленных предприятий, приглашении ведущих ученых в университеты. Эти механизмы вполне могут быть использованы для решения обсуждаемых вопросов.
Свою лепту в общее дело может внести и Суперкомпьютерный консорциум университетов России, поскольку имеет немалый опыт организации и проведения многих суперкомпьютерных активностей, хорошую внутреннюю координацию, костяк (на данный момент в составе консорциума 57 полных и ассоциированных членов), – умеющий эффективно действовать по определенному плану, что делает согласование многих вопросов на порядок проще. В связи с этим нельзя не вспомнить и о президентском национальном проекте “Суперкомпьютерное образование”, который всколыхнул все университетское сообщество, позволил объединить колоссальные силы: за три года его реализации участие в нем приняли 600 человек из 63 университетов. В результате была сформирована СКТ-инфраструктура по всей России – национальная система научно-образовательных центров суперкомпьютерных технологий в семи федеральных округах.
Среди проблем, которые, по мнению участников круглого стола, требуется решать в первую очередь, – приобретение необходимых промышленности лицензионных программ и обу-чение их использованию как студентов, так и самих представителей промышленности, разработка актуальных для взаимодействия с академическими и университетскими структурами нормативно-правовых документов, создание безопасной инфраструктуры для доступа к уже имеющимся СКТ-ресурсам.

Нина ШАТАЛОВА
Фото автора

Нет комментариев