Суперкомп’ютери в Україні та проект Суперкомп’ютерна освіта - у блозі - Інформаційні
Проект «Суперкомп'ютерна освіта» було запущено в Україні у 2010 р. на базі низки науково-освітніх центрів країни.
«Легше назвати ті науки, де не використовуються суперкомп'ютери»
Дайте, будь ласка, визначення того, що таке суперкомп'ютер. — Це будь-який комп'ютер, який займає велику залу. Це будь-який комп'ютер, який коштує понад мільйон доларів. Це будь-який комп'ютер, який важить більше за тонну.
– А якщо порівняти суперкомп'ютер із ноутбуком?
— Це той комп'ютер, який вважає на п'ять порядків швидше за ноутбук. А для того, щоб вважати найшвидше, потрібно займати цілу залу.
— Погляньмо на відповідний графік.
Новий рейтинг буде оприлюднено пізніше, на конференції з суперкомп'ютерів у США.
– Згідно з рейтингом топ-500, найпотужніший суперкомп'ютер в Україні та на пострадянському просторі – це «Ломоносов», який займає 13-те місце. Чи є у когось у нашій країні ідея створити найближчим часом суперкомп'ютер, який був би потужнішим за «Ломоносова»?
— Тут є певна проблема. Зробити суперкомп'ютер зрозуміло як. Але далі починаються питання: а) навіщо?; б) хто фінансуватиме? У нас країна не найбагатша, тож це питання актуальне. Будівництво "Ломоносова" - це приблизно 3 млрд рублів. А K-комп'ютер коштував приблизно 1 мільярд доларів.
– Які завдання вирішуються на суперкомп'ютерах у світі, і в Україні зокрема?
— Легше назвати ті галузі науки, де не використовуються суперкомп'ютери та математичне моделювання. У нас у МДУ днями розпочався спеціальний семінар. На ньому обговорювався такий приклад – використання суперкомп'ютера для перевірки якостідорожнього полотна.
Як це виглядає? Їде спеціальна рухлива лабораторія, яка в онлайн-режимі за допомогою спеціальних зондів сканує все, що знаходиться всередині.
Відповідно є можливість вчасно помічати приховані порожнини та контролювати якість дорожнього полотна. Ще один приклад, який обговорювався на семінарі – це обчислювальна томографія, тобто виявлення ракових захворювань на ранніх стадіях. Створюється спеціальна установка, яка за допомогою датчиків проводить обстеження та шукає всі сторонні сторони. Тут проблема в тому, що відбувається робота з колосальним обсягом інформації, вирішується тривимірне завдання з використанням цілого комплексу датчиків та приймачів, що потребує величезних обчислень.
Загалом у нас у суперкомп'ютерному комплексі МДУ працює кілька сотень груп, їх результати регулярно видаються на різних конференціях. Як приклади їх роботи можу навести розрахунок вітрового навантаження на будівлі, завдання нафторозвідки, розрахунок нових унікальних сполук, моделювання клімату, моделювання структури галактик, завдання нанотехнологій, енергетики, фармацевтики та багато інших.
Вкрай цікавими є дослідження з криптографії, де основне завдання банальне: потрібно визначити простоту одного-єдиного цілого числа, яке дасть ключ до шифру.
Тільки ось проблема в тому, що це число може мати 200–300 знаків…
– А чи використовуються суперкомп'ютери представниками бізнесу?
— Я можу розповісти, де у світі представники бізнесу використовують суперкомп'ютери, але виникне питання, чому це не використовується в Україні так само активно.
За кордоном жодна автомобільна компанія не обходиться без суперкомп'ютерного моделювання. А де наш автопром?
За кордоном жоднаавіаційна компанія не обходиться без суперкомп'ютерів, тому що надто багато двигунів потрібно зруйнувати на стадії проектування та сертифікації, щоб пройти усі випробування. Адже авіаційні двигуни дуже дорогі. До речі, є такий розрахунок – як можна оцінити обсяг інтелекту, вкладеного у конкретний продукт за його вартістю за кілограм. Ось кілограм середнього автомобіля – це приблизно 30 доларів. Кілограм винищувача п'ятого покоління – 1000 доларів. Кілограм двигуна від винищувача – 5000 доларів. До речі, кілограм суперкомп'ютера – це лише 500 доларів. Виходячи з цієї великої цифри для авіаційного двигуна, ви економитимете на будь-якій його сертифікації, адже це все можна замінити великою кількістю обчислювальних експериментів.
Щодо бізнесу можна навести і такий приклад на основі діяльності французької компанії «Тоталь», що займається нафторозвідкою. Їм надійшли сейсмічні дані, що в конкретному місці є куполоподібна освіта, яка є характерною ознакою того, що там є нафта. Відповідно постало питання – чи проводити буріння, яке дуже дороге? Сумніви щодо достовірності отриманих розрахункових даних залишалися. Вони провели додаткове моделювання, де використовували вже суперкомп'ютер із 10 000 ядер, що показало, що це звичайний артефакт. За їхніми розрахунками, вони заощадили до 80 мільйонів євро.
– Як відбувається наукова робота на «Ломоносові»? Наскільки просто чи складно отримати на цьому комп'ютері обчислювальний час? Чи працюють студенти на суперкомп'ютерах? Чи навчають їх цьому?
— Працювати просто тим, хто це вміє робити. Але не всім науковим групам однаково легко, бо підготовлених людей, які можуть швидко увійти до цієї справи, мало.
Заразвсе зводиться до самонавчання. Немає системи, яка допомагала б на регулярній основі таких фахівців готувати.
У цьому полягає завдання проекту«Суперкомп'ютерна освіта». Цей проект наразі є проектом комісії при президенті України з модернізації та технологічного розвитку економіки України. Основними виконавцями проекту є члени Суперкомп'ютерного консорціуму університетів України, створеного наприкінці 2008 року з ініціативи МДУ, ННГУ, ТДУ та ЮУрДУ. Наразі консорціум об'єднує понад 50 членів із понад 20 міст Укаїни, від Калінінграда до Владивостока.
– А що являє собою проект «Суперкомп'ютерна освіта»?
— У рамках проекту заплановано масштабну та комплексну програму заходів, що залучає безліч провідних університетів України. Буде створено систему підготовки висококваліфікованих кадрів у галузі суперкомп'ютерних технологій та спеціалізованого програмного забезпечення. Основа проекту – це національна система науково-освітніх центрів «Суперкомп'ютерні технології», які створюються у федеральних округах України на базі університетів, які мають серйозну експертизу та компетенції в галузі суперкомп'ютерних технологій. У проекті закладено і розробку навчально-методичних матеріалів, та проведення навчання різних цільових груп (бакалаврів, магістрів, викладачів), формування пропозицій щодо модифікації освітніх стандартів, підготовка серії книг та підручників, організація тісної взаємодії університетів з науковими інститутами, промисловими та комерційними організаціями, міжнародні контакти та багато іншого. Деталі проекту регулярно публікуються на сайті http://www.hpc-education.ru.
ДЕТАЛЬНІШЕ ПРО ПРОЕКТ «Суперкомп'ютернеосвіта»
Стратегічною метою проекту є створення національної системи підготовки висококваліфікованих кадрів у галузі суперкомп'ютерних технологій та спеціалізованого програмного забезпечення.
Метою проекту у 2010 році є формування всіх необхідних умов для успішного виконання другої частини проекту у 2011-2012 роках та досягнення на цій базі необхідного результату.
Основою для успішної реалізації проекту мають стати науково-освітні центри (НОЦ) СКТ, головним завданням яких є ефективна організація діяльності вузів з підготовки, перепідготовки та підвищення кваліфікації кадрів у галузі СКТ. У 2010 році створено основу системи НОЦ СКТ за рахунок організації 5 пілотних НОЦ СКТ у Центральному федеральному окрузі (на базі МДУ імені М.В.Ломоносова), Приволзькому ФО (на базі ННГУ імені М.І.Лобачевського), Уральському ФО (на базі ЮУрГУ), Сибірському ФО (на базі ТГУ) та Північно-Західному ФО (на базі СПбДУ ІТМО).
Першим результатом діяльності НОЦ у 2010 році стала розробка групою експертів Зводу знань та умінь (професійних компетенцій) у галузі СКТ. З цього Зводу виконано модернізація (оновлення) федеральних державних освітніх стандартів третього покоління. На базі оновлених освітніх стандартів у 2010 році виконано підготовку понад 100 висококваліфікованих фахівців у галузі СКТ та їх додатків. Для реалізації нових освітніх програм на базі НОЦ СКТ пройшли перепідготовку чи підвищення кваліфікації понад 40 представників професорсько-викладацького складу. В результаті виконання цього проекту 8 університетів вже включилися в підготовку фахівців зі СКТ, і багато університетів-членів Суперкомп'ютерного консорціуму університетів України висловилиготовність включитися до цього процесу у 2011 році.
За 2010 рік з урахуванням створеного Зводу знань та умінь виконано розробку нових та розширення існуючих навчальних курсів, лише 10 курсів, які вже зараз можна використовувати у навчальному процесі вищих навчальних закладів України. На основі аналізу вже існуючої літератури у галузі СКТ сформовано перспективні плани підготовки та видання навчальної та навчально-методичної літератури, у 2010 році підготовлено до видання перші 5 книг серії “Суперкомп'ютерна освіта”, в якій за весь час виконання проекту буде представлено понад 25 видань.