В гонке суперкомпьютеров у России свой путь

Проигрываем? Да, на первый взгляд так и есть. 

Рейтинг топ-500 подсчитывается и публикуется каждые полгода. Долгое время — пять лет, если быть точным, с июня 2013 года — его возглавляла китайская машина Tianhe-2A с пиковой производительностью 54,9 петафлопс (54,9 квадриллионов операций) в секунду. Правда, и энергии эта машина забирала огромное количество — под 18 мегаватт. Что важно для дальнейшего понимания — обычный компьютер средней мощности потребляет 220 ватт/час, а в данном случае столько же потребляет районный центр с населением 70-80 тысяч человек.

Затем этот компьютер сменил на первом месте китайский же агрегат Sunway TaihuLight со скоростью 93 петафлопс (125,4 Пфлопс на пике) и несколько менее затратный в смысле энергетики — 15,4 МВт.

И вот теперь в чемпионах снова американцы. Сегодня самым мощным суперкомпьютером в мире признан Summit, который был создан в компании IBM по заказу Национальной лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики США. Его рабочая производительность оценивается в 122,3 петафлопс (187,6 на пике). И «ест» он куда меньше китайских «коллег» — всего около 9 МВт.

Интересные для специалиста детали приводит в своем материале на эту тему на портале Ruposters обозреватель Илья Плеханов: «Новый американский Summit состоит из 4 608 двухпроцессорных серверов IBM AC922 на базе 22-ядерных процессоров IBM Power9, в каждом из которых работает шесть графических процессоров NVIDIA Tesla V100. Для внутренних соединений используется сеть Mellanox dual-rail EDR InfiniBand с пропускной способностью 200 Гбит/с на каждый сервер. Суперкомпьютер работает под управлением операционной системы Red Hat Enterprise Linux 7.4».

Кроме того, автор отмечает, что в ходе запущенных еще до завершения окончательного создания системы вычислений была зафиксирована производительность в 1,88 эксафлопс. Об этом заявил сам директор Национальной лаборатории Оук-Ридж Томас Захария, подчеркнув, что это первый случай в истории, когда был преодолен барьер в 1 эксафлопс.

Фото: www.globallookpress.com

Напомним в скобочках, потому что это тоже важно для полного понимания ситуации, что Министерство энергетики США ведет тему ядерного оружия, а центр Оук-Ридж с 1943 года занимается ядерными исследованиями. И суперкомпьютеров, в том числе бывших чемпионов топ-500, там несколько.

Тем временем у нас в России самый мощный на настоящий момент суперкомпьютер «Ломоносов-2» занял в мировом рейтинге только 72-е место с рабочей производительностью 2,5 Пфлопс и пиковой — около 5 Пфлопс. Разрыв, как видим, колоссальный — в два порядка, почти в 50 раз! Так что, мы опять съехали вниз в гонке высоких технологий? Ведь даже предтеча второго «Ломоносова», просто «Ломоносов», в июне 2011 года занимал 13-е место в тoп-500!

К тому же, что немаловажно, в нашем суперкомпьютере используются американские элемент: 14-ядерные Xeon E5-2697v3 14C, 12-ядерные Intel Xeon Gold 6126, графический процессор Nvidia K40m/P-100. Правда, разработчик свой — «Т-Платформы». Но все равно, как указывают специалисты, компонентная база на русских суперкомпьютерах на 99% импортная.

В то же время китайцы, еще относительно недавно известные в качестве похитителей технологий, в своих суперкомпьютерах используют уже собственные процессоры — Sunway SW26010 260C 1.45GHz.
Так что, мы совсем отстаем?

Фото: www.globallookpress.com

Нет, мы просто исходим из своих задач

Так пояснил ситуацию один из хорошо информированных специалистов, заместитель директора по науке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), член-корреспондент РАН Игорь Шеремет.

Суперкомпьютер — это устройство, нужное для того, чтобы делать вычисления с большим количеством данных и переменных, обозначил он исходный пункт. И тут важна не только «физическая» производительность машины, но и сущность конкретных задач, которые мы перед собой ставим.

Если я хочу моделировать процесс с точностью до девятого знака после запятой, то мне понадобится экзафлопный компьютер. А если мне достаточно лишь шести знаков, то я просчитаю нужную мне задачу и на петафлопном. И если шести знаков достаточно, то зачем мне переходить еще на три знака в производительности суперкомпьютера?» 

— заявил замдиректора РФФИ.

Вообще, сам по себе Российский фонд фундаментальных исследований — один из первоисточников самой идеологии работы на суперкомпьютерах. Начиная с 2009 года РФФИ организует конкурсы ориентированных исследований по фундаментальным вопросам создания и использования супер-ЭВМ. По тематике этих конкурсов можно видеть эволюцию, которую совершила отечественная научная мысль в этом секторе.

В ходе исследовательских работ по данному вопросу, а на их финансирование фонд, по словам Игоря Шеремета, выделял по 30-40 миллионов рублей в год («что, как показали полученные результаты, окупилось многократно», подчеркнул ученый), был разработан целый ряд новых математических моделей, вычислительных алгоритмов и прикладного программного обеспечения. Именно это помогает сегодня на действительно не самых быстрых машинах добиваться более чем паритетного конечного результата с «потенциальным партнером».

«Обращу на это отдельное внимание, — подчеркнул Шеремет. — Сами по себе характеристики быстродействия очередного чемпиона в классе супер-ЭВМ — это всего лишь основа для реального быстродействия при решении конкретных задач».

Это не самоцель — занять первое место, — заявил он. — Если у кого-то много денег и он ищет, куда их потратить, то пусть он борется за первое место. Мы немножко в иной ситуации. Мы должны исходить от конкретных задач. И здесь многое зависит даже не от математиков, а от механиков, химиков, биологов. Если в результате их совместной кооперативной работы получается, что биологи, например, говорят, что им и четырех знаков достаточно, тогда вполне достаточно и того суперкомпьютера, что есть».

То есть в борьбе с потенциальными партнерами мы исходим из наших собственных задач, а не из их амбиций? Но тем не менее очень неприятно, что в рейтинге пятисот лучших компьютеров китайцы с американцами дерутся за первое место, а мы в лучшем случае на 70-х позициях... Или это так, обывательское переживание, непрофессиональное?

Фото: Валерий Морев/ТАСС

Знаете, почему у нас сложились в свое время космический и ядерный проекты? — отвечает вопросом на вопрос научный заместитель директора РФФИ. — Если бы мы гнались тогда за какими-то частными направлениями, мы никогда бы эти проекты не реализовали. Но на самом деле тогда была создана, отработана, реализована и доказала свою крайнюю эффективность система иерархического целеполагания. Та, при которой ставились конкретные задачи, а далее — подзадачи к ним, и так до более-менее понятных и решаемых на том уровне развития техники и технологий. И выяснялось, что можно весьма дешевыми элементами и весьма ограниченным их количеством решать ту правильно сформулированную конечную задачу, которая перед страной стояла в то время.

Я покажу это на таком примере. Взять тот же Крымский мост. Или нефтегазопроводы. Даже чемпионат мира. Везде в том или ином виде задействована система программного целевого планирования и управления, которая была отработана в Советском Союзе и которая тогда позволила вывести страну на лидирующие позиции после просто губительной, страшной, разрушительной войны. И эта культура не утеряна.

А если бы мы стали строить мост и обнаружили, что у нас нет таких кирпичей, которые есть в других странах? Что же, давайте соревноваться с ними в кирпичах? И 10 лет ждать, пока достигнем нужных характеристик кирпичей? Либо у них покупать за огромные деньги? Нет, мы идем другим путем. Мы находим другие архитектуры, другие конструкции, другие подходы к обеспечению надежности, безопасности, технологичности. И, образно говоря, делаем такие мосты из своих кирпичей».

А потому и сегодня мы в ключевых оборонных приложениях вообще не уступаем никому, никакому потенциальному партнеру. В этом член-корреспондент РАН Игорь Шеремет, известный специалист в области системного анализа, информационных технологий, кибербезопасности, вычислительных и телекоммуникационных систем, бывший заместитель начальника Генштаба, возглавлявший Военно-научный комитет вооруженных сил России, уверен на все сто.