Тези Місце України в суперкомп’ютерному світі

« Назад

У сучасному світі суперкомп’ютери cтали робочим інструментом в наукових дослідженнях та інженерних розрахунках. Академік РАН Веліхов Е.П. назвав їх основною технологічною зброєю XXI ст.

В Україні ґрунтовних досліджень на предмет суперкомп’ютери практично не проводиться. Методологія проведення та розкриття сутності суперкомп’ютерів частково досліджена в працях деяких вітчизняних та зарубіжних авторів: І.В. Сергієнко, Веліхов Е.П., В. Нестеров, Лихарьов А.В.

Необхідність у високопродуктивних обчислювальних системах зі значним обсягом пам’яті обумовлена ускладненням математичних моделей за рахунок врахування великої кількості досліджуваних факторів, використанням системного підходу в моделюванні (моделюється не один об’єкт, а одночасно група об’єктів та явищ, або середовище в цілому), реалізацією динамічної візуалізації результатів розв’язування прикладних задач та інше. Суперкомп’ютери відіграють важливу роль при розв’язуванні економічних, екологічних, біоінженерних, медичних, бюджетно-фінасових, науково-технічних, оборонних загально-державних та інших задач. Вони використовуються для побудови і дослідження кліматичних моделей, прогнозування змін в атмосфері та гідросфері Землі, моделювання побудови білка з амінокислот, аналізу результатів діагностики захворювань людини, розробки нових ліків, проектування нових матеріалів [ 1 ].

Сучасна промисловість виробляє різні типи суперкомп’ютерів. На початку 1990 р. виникла необхідність у порівнянні характеристик суперкомп’ютерів, щоб можна було відслідковувати тенденції розвитку високопродуктивних обчислювальних систем. Такий проект був запущений у 1993р.

Тор500 – проект для визначення рейтингу і опису 500 найпотужніших суспільно відомих комп’ютерних систем світу. З червня 1993р. він складається два рази на рік (у червні та листопаді). Ознайомитися з ним можна на сайті http://www.top500.org.

За останні 16 років розвиток суперкомп’ютерів продемонстрував різке зростання їх обчислювальної потужності: навіть звичайний суперкомп’ютер, який у 2009р. зайняв у рейтингу останнє місце, у 18 разів перевищив сумарну потужність усіх 500 супер-ЕОМ в 1993р.

Науково-дослідний обчислювальний центр Московського державного університету імені М.В. Ломоносова та Міжвідомчого суперкомп’ютерного центру РАН створили рейтинг суперкомп’ютерів країн СНД. [3]

Українські суперкомп’ютери в 13 рейтингу Тор 50, як і раніше в 12, займають 16 та 17 позиції. На 16 позиції знаходиться суперкомп’ютер НТУУ «КПІ» з реальною швидкодією (Linpack) 5,667 терафлопс та піковою 7,249 терафлопс. ККД цього комп’ютера складає 78,2%. Він містить 44 вузли з двома чотири-ядерними процесорами Intel Xeon і 68 вузлів з двома двоядерними процесорами Intel Xeon, тобто всього 224 процесори і 624 ядра. Інформацію про завдання, структуру і організацію роботи Центру суперкомп’ютерних обчислень КПІ можна знайти на сайті http://www.hpcc.org.ua/index.php/Cluster.

Суперкомп’ютер Скит-3 Інституту кібернетики НАН України має характеристики швидкодії Rmax=5,317 терафлопс та Rpeak=7,3545 терафлопс (ККД – 72,3%). Він складається з 125 обчислювальних вузлів: 74 вузли з двома двоядерними процесорами Intel Xeon 5160 та 51 вузол з двома чотириядерними процесорами Intel Xeon 5345, так що загальна кількість процесорів становить 250, а загальна кількість ядер – 704. Оперативна пам’ять вузла – 2 Гб на ядро, тобто 8 і 16 Гб на вузол. Більш детальну інформацію про кластер Інституту кібернетики можна знайти на сайті http://icybclaster.org.ua.

На 21 та 36 позиції знаходяться суперкомп’ютери, які розміщені в Об’єднаному інституті проблем інформатики НАН Білорусії.

Наразі опублікована уже 14 редакція списку Тор 50. Вона була оголошена 30 березня 2012 р. на міжнародній конференції « Паралельні обчислювальні технології».

На сьогодні найпотужнішим в СНД є суперкомп’ютер російського виробництва «Ломоносов», який був анонсований в листопаді 2009 р. Він належить Науково-дослідному обчислювальному центру Московського державного університету імені М.В. Ломоносова. У списку найпотужніших суперкомп’ютерів світу він займає 12 місце. Його характеристики такі: пікова швидкодія 414,5 терафлопс, реальна – 350 терафлопс, 4446 обчислювальних вузлів, 8840 процесорів, 35360 ядер. Зазначимо, що в цього комп’ютера найвищий ККД серед всіх комп’ютерів Тор 500. Він складає 84,4% проти 75% у найпотужніших суперкомп’ютерів Jaguar та Roadrunner. Суперкомп’ютер «Ломоносов» витіснив в останній редакції рейтингу на друге місце суперкомп’ютер МСЦ РАН.

Як бачимо, українські суперкомп’ютери не покращили свої характеристики і в 14 редакції опинились відповідно на 22 місці (суперкомп’ютер НТУУ «КПІ») та на 23 місці (суперкомп’ютер Інституту кібернетики НАН України).

Якщо порівняти попередні рейтинги суперкомп’ютерів СНД, то навесні 2009р. в шостій редакції суперкомп’ютер Скит-3 Інституту кібернетики НАН України займав 5-те місце, а суперкомп’ютер НТУУ «КПІ» – 7 місце. Так, що Україна не тільки не представлена в світовому рейтингу суперкомп’ютерів, але в останній час спостерігається й зростаюче відставання від досягнутого.

На нашу думку, причина цього криється в тому, що реформатори роками роззброювали державу за всіма стратегічними напрямками, починаючи з економіки та науки і закінчуючи ідеологією та культурою. Зокрема, це не могло не вплинути і на розвиток високопродуктивної обчислювальної техніки.

Отже, залишитися без сучасних суперкомп’ютерів – значить ослабити економіку, потенціальну безпеку й статус держави, її конкурентоздатність на міжнародній арені, відстати в розвитку науки техніки, високих технологій, втратити можливість вийти на принципово новий рівень передових фундаментальних досліджень. Це відставання є незворотним.

Тому Україні, як космічній державі, необхідно провести переоцінку цінностей, усвідомити необхідність високотехнологічної модернізації виробничої сфери, змінити загальнодержавне відношення до високопродуктивних комп’ютерних технологій, прийняти всеможливі міри для скорочення відставання в суперкомп’ютерній гонці, забезпечити наукові колективи високопродуктивними системами, які сприятимуть розвитку науки, медицини, економіки, техніки, нанотехнологій. Необхідно і далі розвивати національну GRID-мережу, розробляти прикладні пакети програм, формувати єдині бази даних в різних важливих напрямках для забезпечення користувачів сучасними даними. Потрібно мати загальнодержавний план розвитку потенціалу суперкомп’ютерних систем з інтеграцією математичного і програмного забезпечення, баз даних, аналітичного інструментарію тощо та забезпечити умови виконання цього плану.