В семействе суперкомпьютеров России новый лидер — закончено создание вычислительного комплекса «СКИФ МГУ» с пиковой производительностью 60 терафлопс. Стоимость кластера составила 231 млн руб. Разработчики говорят, что мощность суперкомпьютера является рекордной не только для России, но и для Восточной Европы.

МГУ им. Ломоносова, Институт программных систем (ИПС) РАН и компания «Т-Платформы» официально объявили о завершении строительства суперкомпьютера «СКИФ МГУ». Система на базе 625 blade-серверов производства «Т-Платформы» с 1250 четырехъядерными процессорами Intel Xeon E5472, по информации создателей, на момент анонса была самой мощной не только в России и СНГ, но и среди стран Восточной Европы. При пиковой производительности 60 триллионов операций в секунду (терафлопс), на тесте Linpack суперкомпьютер показал 47,04 терафлопс, что соответствует эффективности 78,4%. Инвестиции в создание суперкомпьютера составили около 231 млн руб.

В рейтинге «самых-самых» вычислительных комплексов России, таким образом, произошла очередная подвижка — уже как минимум третья после выхода в конце сентября прошлого года седьмой редакции списка «Top50» суперкомпьютеров СНГ, составляемого МСЦ РАН и НИИВЦ МГУ. В нем, как известно, лидировал «СКИФ» — установленный в Томском государственном университете «СКИФ Syberia» с пиковой производительностью 12 терафлопс.

В ноябрьском глобальном рейтинге «Top500» лучшим российским решением стал «академический» МВС-100К МСЦ РАН с пиковой/Linpack производительностью 45,1/33,8 терафлопс, занявший 33 место. Кстати, в перспективе это детище Hewlett-Packard планируется вывести на уровень 100 триллионов операций в секунду. В рамках всемирного рейтинга на ноябрь 2007 г. это соответствует примерно концу первой — началу второй десятки, правда, неизвестно, насколько изменится расклад сил к тому времени, когда МВС-100К дойдет до искомой сотни.

После того, как в январе 2008 г. было официально объявлено о запуске суперкомпьютера в Уфимском авиационно-техническом университете, в тройке российских лидеров опять произошли изменения. Система, созданная компанией «АйТи» на базе blade-серверов IBM, при пиковых 20 терафлопс продемонстрировала 15,7 терафлопс по Linpack — меньше, чем МВС-100К, но больше, чем «СКИФ Cyberia». Объявленные в марте показатели нового «СКИФ МГУ» позволяют констатировать, что пальма первенства вернулась из академического сектора в образовательный. Причем из трех мощнейших на данный момент суперкомпьютеров два — университетские, тогда как в сентябрьской редакции «Top50» численный перевес был на стороне Академии наук.

Как сообщил CNews генеральный директор компании «Т-Платформы» Всеволод Опанасенко, в течение ближайших трех месяцев планируется официальный запуск суперкомпьютеров семейства «СКИФ» во Владимирском и Южно-Уральском государственных университетах. На их базе будут созданы инновационные центры для решения задач региональной промышленности.

Согласно оценкам CNews Analytics, за истекшие шесть месяцев (с конца сентября по конец марта) суммарная пиковая производительность тройки известных мощнейших российских суперкомпьютеров выросла в 4,2 раза — с 29,8 до 125,1 терафлопс, — а измеренная по Linpack — в 4,5 раза, с 21,4 до 96,5 терафлопс. Для сравнения, по данным «Top500» на ноябрь 2007 г., три самых производительных суперкомпьютера США вырабатывали 875/691 терафлопс (в пике/по Linpack). Если наши сентябрьские результаты на этом фоне смотрелись совсем бледно, то мартовские — уже гораздо лучше. Правда, неизвестно, насколько за это время продвинулись вперед американцы.

В будущем году в России может появиться суперкомпьютер, готовый к преодолению петафлопсного барьера. Все его комплектующие, за исключением микросхем, будут разработаны и собраны в России.

В будущем году Россия будет готова построить суперкомпьютер производительностью более одного Пфлопса (1015 операций с плавающей запятой в секунду). Об этом сегодня рассказал Сергей Абрамов, директор Института программных систем РАН и научный руководитель от России российско-белорусской программы «Скиф-Грид».

По его словам, сейчас «разработаны все конструкции 4 семейства суперкомпьютеров “Скиф”», способного преодолеть петафлопсный барьер, а на весну 2009 г. намечен выпуск опытных образцов. У нового поколения кластеров «Скиф» есть все шансы стать первыми суперкомпьютерами, все комплектующие которых (за исключением чипов, но включая блейд-серверы) будут разработаны и собраны в России.

При продолжении финансирования российско-белорусского суперкомпьютерного проекта, полупетафлопсный кластер может появиться в III квартале 2009 г., через год будет собран петафлопсный компьютер, а к началу 2012 г. — машина производительностью 5 Пфлопс. Как заметил Сергей Абрамов корреспонденту CNews, вероятность продолжения программы «Скиф-Грид» «довольно высока». Тем временем в ноябрьском мировом рейтинге Топ-500 есть только два компьютера пиковой производительностью более 1 Пфлопса (через год их, конечно, станет существенно больше).

О «Скиф-Грид» говорят как о программе, союзный российско-белорусский статус которой имеет вдобавок к политическому еще и прикладной смысл. В советские времена Белорусская ССР имела высокотехнологическую специализацию во всесоюзной системе разделения труда, а благодаря специфике политической жизни в Белоруссии в постсоветское время, ее ИТ-инфраструктура оказалась практически нетронутой влиянием рынка.

В частности, там выжила половина министерства радиопромышленности, которое занималось советской вычислительной техникой вместе с системой подготовки отраслевых кадров.

Сергей Абрамов настаивает, что закупки суперкомпьютеров известных зарубежных вендоров никогда не смогут заменить разработок отечественных кластеров. «Машины, входящие в мировой топ-10, иногда называют суперкомпьютерами класса N. Остальные, как правило, относятся к N-1. Все, что продают нам, это вещи, очень похожие на суперкомпьютеры. Машину уровня N нам не продадут никогда».

Самый производительный компьютер, построенный по программе «Скиф-Грид» компанией «Т-платформы» и принятый сегодня госкомиссией, установлен в НИВЦ МГУ. По словам Абрамова, этот кластер, которому в МГУ присвоили именное название «Чебышев», на момент создания был «весьма близок к технологическому “уровню N”».

Его пиковая производительность — 60 Тфлопс (на тесте Linpack он показывает 47,17 Тфлопс), с которой он занимает 54 строку в мировом листинге суперкомпьютеров Топ-500 (в версии от ноября 2008 г.) и 2 место в отечественном списке Топ-50 (обновленном в сентябре 2008 г.).

Не исключено, что, помимо научных задач, «Чебышев» будет заниматься сугубо прикладными расчетами нефтегазовой отрасли. Заместитель директора НИВЦ МГУ Владимир Воеводин, сославшись на тайну переговоров, воздержался от уточнения, какую компанию представляли нефтяники, интересовавшиеся расчетами на суперкомпьютере.

Работает «Чебышев» под управлением ОС ALT Linux 4.1, оптимизированной для кластерных систем. Гендиректор компании ALT Linux Алексей Смирнов рассказал CNews, что в ближайшее время этот дистрибутив должен появиться в открытом доступе, и, как добавил Сергей Абрамов, ALT Linux при поставке он будет устанавливаться на все последующие машины программы «Скиф-Грид».

В рамках реализации инновационных образовательных программ многие государственные вузы приобрели высокопроизводительные вычислительные комплексы. Решиться на такое приобретение, не упустить из виду все, что требуется для эффективной работы суперкомпьютера, — непросто: стоимость суперкомпьютера высока, кроме того, к “железу” требуется приобрести соответствующее программное обеспечение, провести подготовку специалистов, которые будут заняты обслуживанием новых мощностей, заранее продумать области использования вновь приобретенной техники, задачи, которые с ее помощью можно решать, и т.д.

Для вуза негосударственного принять решение о покупке суперкомпьютера, пожалуй, еще сложнее. Тем не менее в Академии маркетинга и социально-информационных технологий — ИМСИТ пошли на этот шаг. В 2007 году по инициативе президента Академии ИМСИТ профессора Султана Якаева было принято решение о приобретении вычислительного кластера. Покупка оборудования, обучение специалистов — все было проведено полностью за счет академии. Кроме того, руководство учреждения выделило дополнительные средства и на оборудование специализированного помещения для супертехники.

— Своей деятельностью мы считаем чрезвычайно важным наполнять содержание практически всех изучаемых дисциплин элементами новых современных информационных технологий, которые реализуют концепцию информатизации нашей академии, — подчеркивает Султан Нохаевич. — Мы внимательно отслеживаем новое, прогрессивное, передовое, что появляется в организации учебного процесса в других вузах, и все, что позволяет повысить уровень подготовки наших выпускников, внедряем в практику.

Компьютерные технологии не только прочно и широко вошли в нашу жизнь, но и продолжают внедряться во все новые ее сферы. Это значит, что вопрос подготовки профессионалов в этой области еще долго будет оставаться острым. Несомненно, в обществе будет продолжать расти и потребность в высококвалифицированных ИТ-специалистах, без которых невозможно дальнейшее развитие современной инновационной экономики.

По мнению ректора ИМСИТ Раисы Агабекян, на сегодняшний день уровень развития вычислительной техники в нашей стране пока еще отстает от ведущих зарубежных стран. И ликвидация этого отставания — главная задача не только современной науки и отечественной промышленности, но и современной системы образования, которая, безусловно, несет ответственность за подготовку конкурентоспособных на мировом рынке труда ИT-специалистов.

— О том, что передовые вузы страны относятся к этому вопросу крайне серьезно, говорит тот факт, что наши специалисты в области вычислительной техники успешно работают в зарубежных странах по контракту, — считает Раиса Левоновна. — Так, например, современные технологии Intel и Transmeta разработаны с участием ученых из России. Другой вопрос: какое количество специалистов выпускают вузы страны, хватает ли их для нужд прежде всего отечественной экономики? Дальнейшее развитие современных компьютерных технологий в нашей стране требует как серьезных капитальных вложений, так и подготовки высококвалифицированных инженерных кадров. Сегодня многие вузы страны выпускают специалистов в области информационных технологий. Но, к сожалению, за общим количеством выпускников теряются качественные характеристики их подготовки.

Создание всех необходимых условий для обучения ИT-специалистов в последние годы стало в ИМСИТ одной из приоритетных задач. На сегодняшний день ее решение было бы невозможно без преподавателей, способных обеспечить высокий уровень обучения, а также без наличия соответствующей вычислительной техники — современного вычислительного оборудования. Сегодня ИМСИТ ведет подготовку инженерных кадров по следующим специальностям: вычислительные машины, комплексы, системы и сети; программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем; организация и технология защиты информации; прикладная информатика в экономике. Обеспечение высокого качественного уровня обучения по данным направлениям в современных условиях требует использования самых передовых программных технологий и инновационных методик. Академия располагает большим и современным парком компьютерной техники с новейшим лицензионным ПО, создана единая информационная среда, координируемая локальной сетевой лабораторией Сisсо. Для обеспечения более высокого уровня обучения по данным направлениям в академии был введен в эксплуатацию суперкомпьютер на базе узлов 2xXeon EM64T 2.333 GHz 4 GB RAM, суммарная мощность которого составляет 1,2 ТFlops.

Вместе с аппаратной частью было закуплено и соответствующее программное обеспечение: Intel C++ compiler, Intel Fortran compiler, Intel Math kernel Library, Intel mvapich system, SUSE Linux Enterprise Server, PBS Torque query system, SciLab system. Возможности приобретенных пакетов с лихвой перекрывают потребности, возникающие при компьютерном моделировании сложных систем. Кроме того, при эксплуатации суперкомпьютера в академии используется свободно распространяемое ПО, что, в свою очередь, ощутимо снижает стоимость конечных продуктов.

При выборе платформы нового высокопроизводительного комплекса долгих споров не возникло: академия обратилась к уже зарекомендовавшей себя в этой области компании “T-Платформы”. В кратчайшие сроки все оборудование было поставлено и смонтировано. После этого пять сотрудников ИМСИТ прошли подготовку в НИВЦ МГУ им. М.В.Ломоносова и приступили к разработке учебных программ для студентов академии.

В это же время в ИМСИТ был создан Центр развития инновационных исследовательских проектов в высокопроизводительных вычислительных средах. Цель деятельности центра — реализация научных исследований в области параллельных вычислений, а также их применение при решении задач в различных областях промышленности Краснодарского края. Фундамент коллектива центра составили сотрудники, прошедшие подготовку в НИВЦ МГУ. Специалисты центра осуществляют администрирование вычислительного кластера, координируют его использование как в учебном процессе, так и при проведении научно-исследовательских работ. Кроме этого, к работе центра привлекаются преподаватели, аспиранты и студенты академии.

Траты на приобретение столь уникального и дорогостоящего оборудования, как суперкомпьютер, были сделаны в ­ИМСИТ не напрасно: уже сейчас благодаря наличию высокопроизводительного комплекса в вузе успешно решают ряд образовательных задач. Кроме того, суперкомпьютер позволяет решать задачи, выходящие далеко за рамки учебного процесса: строить математические модели различных событий, выполнять точные расчеты при конструировании и проектировании зданий и сооружений, рассчитывать экономические и финансовые риски, проводить комплексный анализ больших массивов данных, моделировать физические процессы, климатические и тектонические явления, строить математические и экономические прогнозы, рассчитывать прочность зданий, конструкций, сооружений и узлов, создавать системы обработки информации на основе искусственного интеллекта, выполнять построения графических решений сложной структуры.

Реализация таких задач — одно из основных направлений деятельности Центра развития инновационных исследовательских проектов в высокопроизводительных вычислительных средах. В частности, в настоящее время в центре работают над решением целого ряда проблем, связанных с моделированием процессов экстракции в системах “твердое капиллярно-пористое тело — жидкость” в маслоэкстракционных установках, над разработкой систем контроля доступа для вычислительных кластеров, систем автоматического построения и оптимизации учебного расписания для вузов. Реализация проекта “Моделирование процессов экстракции в системах твердое капиллярно-пористое тело — жидкость в маслоэкстракционных установках” проходит в рамках конкурса “Максимальная масштабируемость”, организованного корпорацией Intel в сотрудничестве с Госкорпорацией Роснано. Поступают в центр предложения и от других организаций. Например, на стадии рассмотрения находится заявка с предложением о сотрудничестве от ГУ Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии.

Среди перспективных направлений деятельности центра, в которых без использования суперкомпьютерных мощностей ИМСИТ не обойтись: нефтегазовая отрасль (мониторинг процессов разработки нефтегазовых месторождений и исследование способов интенсификации неф­теотдачи, оптимизация хранения и транспорта нефти и газа); гидрометеорология (моделирование и прогноз погоды и изменений климата, исследование окружающей среды); геологоразведка (мониторинг геологической среды и водных ресурсов на территории Краснодарского края или иного субъекта ЮФО); экономическая и банковская сферы (с помощью методов моделирования прогнозирование, оптимизация и минимизация рисков, планирование, оптимальное управление); городское хозяйство (оптимизация транспортных потоков).

Активно используется суперкомпьютер и в учебном процессе, особенно при изучении дисциплин по направлениям подготовки инженерных кадров. Использование кластера позволило вывести на новый уровень качество дипломных проектов. Выпускники ИМСИТ разрабатывают ПО для высокопроизводительных вычислительных систем, выполняют проекты по поддержке принятия решений на их базе. Благодаря современному компьютерному оборудованию новый импульс в академии получил не только образовательный процесс, но и студенческая наука, послевузовское образование. В рамках деятельности Центра развития инновационных исследовательских проектов в высокопроизводительных вычислительных средах студенты и аспиранты активно занимаются решением народно-хозяйственных проблем Краснодарского края. Все заявки на проведение работ с использованием высокопроизводительных мощностей заранее составляются преподавателями и рассматриваются центром, после чего принимается решение о возможности доступа к вычислительным ресурсам. Чаще всего поступают заявки на решение задач, связанных с моделированием сложных экономических систем. Немало студенческих научных работ участвует в ежегодной Всероссийской олимпиаде развития народного хозяйства России.

Наличие современного суперкомпьютера позволило ИМСИТ создать необходимую базу для проведения крупных ИТ-соревнований. Так, уже два года подряд на базе академии проводится олимпиада по информационным технологиям “IT-Планета”, организаторами которой выступили Ассоциация компаний цифровых и информационных технологий Юга России, органы госвласти ЮФО и компании — лидеры рынка информационных технологий, в том числе “Южная телекоммуникационная компания”, “Sunrise”, “Intel”, “Imango”, “D-Link”, “Крок”. В нынешнем году в олимпиаде приняли участие представители 76 высших и 63 среднеспециальных учебных заведений ЮФУ. Вычислительный кластер ИМСИТ с честью выдержал испытание, став технической основой проведения столь крупномасштабного мероприятия в Краснодарском крае. Студенты академии в общем зачете заняли второе место среди 45 учебных заведений Краснодарского края и Республики Адыгея.

Суперкомпьютер ИМСИТ вошел в Тор50 — список самых мощных суперкомпьютеров СНГ (supercomputers.ru). Понимая, что именно интеграция вычислительных ресурсов позволит не только готовить высококлассных ИТ-специалистов, но и максимально повысить эффективность использования отечественных суперкомпьютерных центров, академия приглашает к взаимовыгодному сотрудничеству все учебные заведения, производственные предприятия, научно-исследовательские и конструкторские центры, финансово-кредитные учреждения, желающие принять участие в разработке совместных проектов в области образования и информационных технологий.

Константин Цебренко, руководитель Центра развития инновационных исследовательских проектов в высокопроизводительных вычислительных средах Академии маркетинга и социально-информационных технологий — ИМСИТ