[Dr.God]

Россия и Белоруссия завершили важнейший совместный проект в экономике - программу создания суперкомпьютеров "Скиф". Созданный в рамках этой программы компьютер "Скиф1000-К" попал в первую сотню (98-е место) самых мощных машин мира. О результатах программы корреспонденту Страны.Ru Николаю Чеховскому рассказали руководитель программы и.о. директора Института программных систем РАН Сергей Абрамов (А.) и директор компании "Т-Платформы", выполнившей аппаратные решения в рамках программы, Всеволод Опанасенко (В.).

- Какие задачи удалось решить в рамках программы "Скиф"?

- С.А. Я считаю, что в рамках программы "Скиф" мы ликвидировали технологическое отставание от Запада. Это наш основной результат. Я не говорю про электронику, "железо". Если вы спросите: "Научились ли мы делать процессоры?", мы ответим: "Нет. Не научились". Такая задача нами не формулировалась. Главная задача при построении кластерных суперкомпьютерных систем формулируется просто: взять пиковые разработки и добиться их совместимости. Под пиковыми разработками понимаются последние мировые разработки в области компонент - процессоры, материнские платы, интерконнект и т.д., а также только что выпущенные новейшие программные продукты. Не стоит думать, что из готовых компонентов легко собрать кластер. Это и специализированные технологии, и компоновка, и теплоотводы, и знание тонкостей и нюансов совместимости разных аппаратных решений и тому подобное. Классический пример: берем бренд один, берем бренд другой, соединяем - все заработало? Не получится. (имеются в виду готовые аппаратные/программные решения известных торговых марок, таких как HP, IBM и т.д. - здесь и далее в скобках - примечения редакции.) Так, в НИВЦ МГУ не смогли заставить работать вместе шикарную родную серверную плату от Intel STL2 и шикарные интерконнекты от Dolphin (Интерконнектом обычно называют сеть, объединяющую узлы кластера и предназначенную для передачи данных при работе параллельных программ. Иногда используют термин "системная сеть").

Пока мы говорили только про аппаратуру, но большая часть программы "СКИФ" была нацелена на разработку программного обеспечения. Кроме того, мы должны были обеспечить производство под заказ любого количества компьютеров производительностью от 10 млрд. операций в сек. (10 GFlops или гигафлоп) до нескольких терафлоп (TFlops. или 1 терафлоп соответствует триллиону операций в секунду). Если кардиологический комплекс может весьма успешно работать при производительности в десятки гигафлоп, то метеорологические расчеты требуют производительности в несколько терафлоп. Получается разброс в тысячи раз.

Кроме того, в рамках "Скифа" создан набор средств для проектирования высокопроизводительных интеллектуальных систем - речь идет уже не только о числовых сверхпроизводительных вычислениях, а о создании искусственного интеллекта. Мы создали несколько образчиков таких интеллектуальных систем.

- Сколько времени и денег ушло на реализацию этих задач?

- С.А. Финансирование началось осенью 2000 года. Таким образом, вся программа - это 10 млн. долларов пополам (примерно поровну от россиян и белоруссов) на 5 лет. То есть Россия тратила примерно по 1 млн. долларов в год. На что ушли эти деньги? Я утверждаю, что мы ликвидировали технологическое отставание. В сентябре 2003 года была создана суперкомпьютерная установка "Скиф К-500". Участники разработки: Объединенный Институт Проблем Информатики Национальной Академии Наук Белоруссии и НИИ ЭВМ - известное предприятие отрасли МРП СССР. С российской стороны: ИПС РАН и "Т-Платформы", которым поручено было изготовление всех узлов с интерконнектом, вся начинка. "Скиф К-500" попал в ТОР-500, список пятисот самых мощных машин мира. Это было в октябре. У нас получилось тогда 407 место.

Давайте посмотрим, есть технологическое отставание или нет? Технология - это не то, сколько у меня денег, и что я могу купить, а это то, как я могу удачно распорядиться своими ресурсами. Вот мы занимаем 407 место, а под нами стоит 408. И там стоит уважаемая фирма Dell. Мы потратили 128 процессоров, а они тех же самых 160 штук. Т.е. мышц много, а результата меньше. Умеем мы добиться большего эффекта от более скромных средств? Это и есть технологичность. Чем еще объяснить 30% проигрыша по эффективности?

- В.О. Их машина еще и дороже в несколько раз.

- А чего добились лидеры компьютеростроения?

- С.А. Естественно, американцы могут себе позволить и разработку процессоров, и разработку особых нюансов в интерконнекте. Они добились построения системы общей производительностью в 70 терафлоп. В очередной раз спихнули японцев с первого места на третье в Top500. До новейшей редакции этого списка, опубликованного 9 ноября 2004, первое место занимал суперкомпьютер Earth-Simulator японской фирмы NEC, установленный в японском сейсмическом центре, с реальной производительностью в 35,8 терафлоп.

- Как растет быстродействие суперкомпьютеров?

- С.А. Фактически за год происходит удвоение мощности. За последние 5 лет быстродействие увеличилось в 15 раз. Теперь давайте посмотрим, как менялся "Скиф". Есть графики, на которых видно, как менялась верхняя производительность наших топовых моделей. Топовые модели менялись по логарифмической шкале. "СКИФ" стартовал с 20 гигафлоп и закончил 2,5 терафлоп. Это 125 раз. Если смотреть производительность на Linpack, то "Скиф" стартовал с 11 гигафлоп в декабре 2000-го и дошел до 2 терафлоп в сентябре 2004 года. В 185 раз за 4 года. Это намного опережает общемировые темпы роста данной отрасли. Т.е. мы действительно ликвидировали отставание, и мы будем продолжать расти быстрее.

- Существует ли чисто технологический предел, где этот рост может быть остановлен?

-В.О. Сейчас мы можем путем простого составления блоков механически нарастить быстродействие до 15 триллионов операций в секунду. Чтобы достичь большей мощности нужно применить другие технологии - нашим инженерам они уже известны.

- Как рассчитывается мощность суперкомпьютера и как рассчитывается ТОР-500?

- С.А. Это неоднозначный вопрос, поскольку есть масса примеров, когда дорогущие и мощнейшие установки имеют реальную производительность в 10, 15 или 30% от пиковой. Пиковой называют теоретическую производительность процессора, вычисленную путем умножения его тактовой частоты на максимальное число операций, выполняемое за один такт. Пиковая производительность многопроцессорной системы (кластера, SMP-системы и т.д.) получается умножением пиковой производительности процессора на число процессоров в системе. Таким образом, есть теоретическая производительность, которая недостижима. И есть реальная производительность, полученная на реальных задачах. В ТОР-500 реальная производительность измеряется тестом Linpack, т.е. задачей на перемножение матриц. А есть тесты с реальными промышленными задачами, например, Top Crunch - столкновение автомобилей. Это реальная расчетная задача. Если Linpack - реальная академическая задача, то Top Crunch - это реальная промышленная задача, когда берутся 3 автомобиля, между которыми происходит столкновение, и система считает, какие повреждения у какого автомобиля есть. Например, наш "К-500" по тестам Top Crunch занял 4-е место в мире.

- В.О. Linpack - это академическая задача на перемножение двух матриц, решение системы уравнений.

- С.А. При этом там есть правила игры. Какое они отношение к жизни имеют? Вообще-то, никакого. Критики в отношении ТОР-500 очень много, но не будем его оспаривать. А Top Crunch кто придумал? Кто его поддерживает? Поддерживает DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) - Агентство под Министерством обороны США. Это люди, которые придумали Интернет, люди которые занимались всей оборонкой США. И если в ТОР-500 используется термин performance, то там они используют термин productivity, т.е. не производительность, а продуктивность. И "К-500" занял 4-е место на реальной задаче, взятой из промышленности.

- А вообще, кто потенциальные потребители суперкомпьютеров? Вы видите в нашей стране платежеспособный спрос на эту продукцию?

- С.А. Программа "Скиф" в целом и делалась с упором на хорошее соотношение стоимости и производительности, с учетом реальной платежеспособности российских и белорусских предприятий. Нужно отличать объективный спрос, т.е. когда суперкомпьютерное решение нужно по жизни, и субъективную неготовность наших потенциальных потребителей. Покупательная способность здесь вообще не при чем.

- Сколько стоят ваши компьютеры?

- В.О. В целом цену можно определить в вилке от нескольких десятков до несколько сотен тысяч долларов в зависимости от масштабности. Наша линейка включает кластеры от 20-30 тысяч до 200-300 тысяч долларов.

- С.А. Я скажу иначе: денег тратится намного больше на менее эффективные решения. Часто покупают такие безобразия из области высокопроизводительных вычислений, что диву даешься.

- Можно сказать, что нет культуры потребления?

- С.А. Никакой культуры потребления, раз. Потом нет веры в эффект. И по-видимому, нет ориентированности на развитие своего дела. Владелец автомобильного предприятия должен быть заинтересован в серьезной конкуренции.

- В.О. На Западе нет ни одной автомобильной компании, которая бы не имела у себя 2-3 суперкомпьютера для разных целей. Рассчитывается все: безопасность на трассе, аэродинамика, процесс сгорания топливной смеси в двигателе. Газодинамический процесс горения, процесс турбонаддува, процесс охлаждения. BMW климат внутри салона считает, как внутри изменяются воздушные потоки при разной скорости движения и температуре воздуха. Ну не делают подобного наши автомобильные производители.

- Поэтому, не надо сравнивать BMW с ВАЗовской "десяткой"?

- В.О. BMW использует 3 суперкомпьютера из ТОР-500. А оба компьютера в рамках "Скиф" установлены в Белоруссии - у них это востребовано, а мы внедрить не можем.

- С.А. Китайцы выпустили 5 установок в прошлом полугодии, которые вошли в ТОР-500. Сколько они вообще их выпустили - это непонятно. Причем они вошли в первую сотню. Из 10 китайских суперкомпьютеров 5 используются в нефтяной области. Сколько суперкомпьютеров имеют наши нефтяники? Ответ: ноль. Почему? Потому что ткнул пальцем, и нефть сама течет. Зачем? Вот сливочки снимаем сейчас. А остальное - в земле остается.

- В.О. Это следует из неориентированности экономики на эффективность. Когда-то будет действительно жесткая конкуренция: либо разорился, либо ты будешь использовать новые технологии. Удачный пример - Белоруссия.

-С.А. Там сверху спускается задача использовать сверхмощные компьютеры. Директора воют и плачут. Это первая реакция. Всегда они все рисовали на персональных компьютерах. Т.е. чертежи были в ПК, но расчетов не было. Их заставляют обязательно просчитать. Директор говорит инженерам: "Ну черт с ним, для галочки. Вот вам данные. Соваться не буду. Считайте". И получает обратно результаты, скажем, по работе компрессора от холодильника. Инженера объясняют директору: "Вот у тебя турбулентность, а вот здесь у тебя застой". И он сразу говорит: "Во! А я не мог понять, почему у меня столько поломок". И второй раз использовать суперкомпьютер их уже заставлять не надо. И сегодня мощности, созданные по нашей программе, в хвост и в гриву используются в Белоруссии, но не в России. "БелКард" выпускает карданные валы для всего автопрома СНГ, Минский агрегатный завод, МАЗ, БеЛАЗ, тракторный завод - все используют суперкомпьютер. Даже шахтный крепеж обсчитывает сверхмощный компьютер. Любимый мой пример: почвообрабатывающие агрегаты, тяпки и те считают на суперкомпьютерах. Белорусский Гидромет работает на отечественном суперкомпьютере.

- У нас в Гидромете тоже используется суперкомпьютер, только импортный.

- В.О. Вы имеете в виду 1996 года выпуска? С 20 гигафлопами производительности?

- С.А. Переславская машинка считает модель Лосева (краткосрочный региональный прогноз погоды) быстрее, чем эта штука. Только переславская машинка стоит 60 тыс. долларов, а Гидромет выложил за импортную почти 10 млн. долларов, а за ремонт еще 1,5 миллиона.

- Для сравнения - какая максимальная производительность у современного персонального компьютера?

- В.О. Максимум 7 гигафлоп.

-Каков мировой рейтинг компьютерных супердержав?

- С.А. Стран, которые обладают машинами, входящими в ТОР-500, примерно 20-25. Саудовская Аравия имеет суперкомпьютер для той же нефтяной промышленности. Достал деньги из кармана, заказал, тебе доставили, пользуешься. Стран-производителей всего 14. То, что сейчас в этот список вошли Белоруссия и Россия, имеет огромное политическое значение, потому что это обладание критической технологией. Компьютеры из первой сотни по мощности сегодня производят 4 страны в мире: США, Япония, Китай и Союзное государство России и Белоруссии. Список критических технологий выпускается в любой развитой стране. У нас это делает Министерство образования и науки. В США это делает Конгресс. Страны, имеющие подобные технологии в своем арсенале и умеющие ими пользоваться имеют право претендовать на статус супердержавы, поскольку они могут обеспечить большой экономический рост и имеют большой военный потенциал. Но военный потенциал во вторую очередь.

Экономика определяет все. Обладание критическими технологиями необходимо, если мы претендуем на роль супердержавы. Суперкомпьютеры никогда не покидали списка критических технологий. Были технологии, которые появлялись, потом уходили из списка. Лазеры, например. Лазерные указки производят сейчас все подряд. Геном человека: появился, расшифровали - то ли исчезнет, то ли на грани исчезновения. Этот вопрос снят: обладаем. А вот суперкомпьютерные технологии десятки лет стоят в этих списках, и никто их не убирает, потому что достиг определенного горизонта, а впереди у тебя новые.

- В.О. Развивается экономика, и она очень быстро поглощает те мощности, которые производит суперкомпьютинг. Те есть взять 5 лет назад, первое место - это было терафлопы. Для промышленности это были большие вычислительные мощности. А сейчас для передовой промышленности 150-е место в Тор500 - этого недостаточно. Сейчас говорят, 1-е место 70 терафлоп - это заоблачная скорость вычислений, но я думаю, через пару лет это будет середина списка.

- По поводу критических технологий. Можно ли говорить о них, если те же процессоры производятся не у нас?

- С.А. Германия обладает суперкомпьютерными технологиями и не производит свои процессоры - произошло разделение труда. Не совсем верно, что в России вообще нет своих процессоров. Известно, что есть несколько фирм, которые производят процессоры, делают полный набор микросхем, законченные отечественные компьютерные системы для спецприменения - там, где действительно жестко стоит требование: ни одной зарубежной микросхемы. Есть такие области, и есть фирмы, которые выпускают такие компьютеры под нашу оборонку. В Москве академик Бетелин возглавляет такое направление работ. Это титанический труд. Создать это производство даже в минимальном объеме, чтобы закрыть минимальные потребности, было необходимо. Минимальные потребности национальной обороны закрыты, а дальше, решая проблему 90% рынка - проблемы автопрома, проблемы авиации, химической промышленности, фармакологии, медицины, мы можем спокойно опираться на мировое разделение труда.

Источник: strana.ru