12 марта состоялось заседание Совета по науке, наукоемким технологиям и инновационному развитию при председателе Государственной Думы РФ, посвященное вопросам развития суперкомпьютерных технологий и программного обеспечения.

Заседание прошло в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова, где недавно заработал самый мощный в новейшей истории страны вычислительный кластер с пиковой производительностью 420 Тфлопс.

Судя по тональности обсуждения, можно сделать вывод, что интерес политиков к суперкомпьютерной отрасли продолжает возрастать. Как следствие этого в скором времени можно ожидать выделения бюджетных средств на ЭВМ петафлопсной мощности, и тогда неформальное звание витрины передовых вычислительных достижений России окончательно закрепится за МГУ.

Большая политика

Как известно, масштабные и громкие проекты в России любят. Как напомнил присутствующим председатель Государственной Думы России Борис Грызлов, возглавляемая им небезызвестная партия тему, связанную с внедрением отечественных суперкомпьютеров, поддерживает уже много лет. Во многом именно ее стараниями к этому сектору было привлечено внимание государства — тема суперкомпьютинга вошла в число политических приоритетов страны, рассматривалась на комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России, обсуждалась на специальном совещании с членами Совета Безопасности и даже была отдельно затронута в ноябрьском послании Президента Федеральному Собранию.

Создание суперкомпьютера “Ломоносов” г-н Грызлов рассматривает не иначе как величайшее достижение страны, которое наряду с недавним запуском истребителя пятого поколения наглядно демонстрирует тенденцию к восстановлению Россией своих научных и технологических приоритетов после более чем десятилетнего простоя.

Говоря о том, что в самом известном международном суперкомпьютерном рейтинге Top 500 “Ломоносов” в ноябрьской редакции расположился на 12 месте, г-н Грызлов прозрачно намекнул на то, что если проверить верхнюю часть топ-листа на соответствие заявленным мощностям, то скорее всего наш кластер окажется уже в десятке лидеров.

Первые 11 мест сейчас занимают девять машин из США, одна из Германии (5-е место) и одна из Китая (6-е). С учетом более позднего высказывания г-на Грызлова о вхождении России в тройку ведущих суперкомпьютерных держав планеты, можно сделать вывод, что, по его мнению, не на своих местах в Top 500 сейчас расположились либо немецкая, либо китайская системы, да еще и как минимум одна американская.

Весьма смелое заявление. С одной стороны, нарушения в Top 500 неоднократно отмечались экспертами и журналистами. Но с другой — при четком соблюдении публичных правил рейтинга (все указывает на то, что есть и другие), “Ломоносова” в последней редакции вообще быть не должно — его запуск на территории будущего места работы (МГУ) официально произошел 25 ноября 2009 г., в то время как крайним сроком инсталляции являлось 1 ноября.

Плавно подводя присутствующих к мысли об особом значении МГУ в деле развития отечественного суперкомпьютинга, г-н Грызлов отметил, что сегодня не все существующие в научной сфере структуры соответствуют потребностям нового века. По его словам, в России, примерно, 4000 научных организаций. При этом по официальным данным Росстата, за 2008 г. было создано 854 новые технологии. А если говорить о “принципиально новых технологиях”, то таковых набралось всего 54. Соответственно в среднем 74 научных организации в год дают только одну принципиальную новинку.

При этом, как отметил г-н Грызлов, огульных обвинений здесь быть не должно — в стране есть передовые сектора науки, замечательные ученые, научные школы и коллективы, по-настоящему передовые организации и университеты. МГУ относится именно к этой категории, и именно такие структуры государство должно поддерживать.

Эта поддержка при создании “Ломоносова” обошлась бюджету примерно в 1,55 млрд. руб. Правда, на строительство инфраструктуры кластера в условиях урезанного финансирования университет потратил 350 млн. руб. собственных средств. Поэтому, наверное, стоит признать справедливость слов ректора МГУ Виктора Садовничего о том, что подобный проект могла потянуть только очень крупная организация.

Так или иначе, но первейшей мерой, которая позволит России не отстать от быстроразвивающейся мировой суперкомпьютерной отрасли, г-ну Грызлову видится скорейшее принятие решения о создании за счет федеральных средств петафлопсной машины общего назначения на территории МГУ. При этом принцип создания этой машины должен основываться на совершенствовании “Ломоносова”. (Как позже отметил г-н Садовничий, на подобный апгрейд кластера потребуется примерно 900 млн. руб.)

По уверению г-на Грызлова, проработка этого решения уже существует. И при принятии бюджета 2011 г. данный вопрос будет обсуждаться с учетом абсолютно понятных конструктивных, технологических и математических идей, а также технико-экономического обоснования эффективности решения этой задачи в МГУ. Г-н Грызлов пообещал лично поддержать данный вопрос и вынести его на рассмотрение Президента и Председателя Правительства.

Из других мер, которые помогут вывести отечественную отрасль высокопроизводительных вычислений на мировой уровень, г-н Грызлов назвал разработку специализированного ПО для суперЭВМ, развитие отечественной элементной базы (в долгосрочной перспективе) и создание общенациональной системы подготовки специализированных кадров (для начала помочь в этом деле МГУ).

Также было сказано о необходимости стимулирования спроса на использование кластеров и результатов их работы со стороны промышленности. Причем отечественный бизнес должен получить от государства однозначно четкую ориентировку на приобретение машин, признаваемых в международных рейтингах именно как российские — закупки полностью импортных, а также псевдоотечественных кластеров, по убеждению г-на Грызлова, должны быть сведены к минимуму.

Что ж, этой репликой политик затронул весьма тяжелую для нашей вычислительной отрасли тему того, что же именно считать собственной разработкой, а что зарубежной.

Технологии

По мнению генерального директора компании “Т-Платформы” Всеволода Опанасенко, признание национальной принадлежности международными рейтингами — это минимально необходимое, но отнюдь не достаточное условие для того, чтобы считать суперЭВМ отечественной разработкой. С его слов, обычно в области высоких технологий принято делить разработки по национальному признаку в соответствии с процентом добавленной стоимости, созданной на территории той или иной страны (в национальной системе она должна составлять 51% и более). Однако в суперкомпьютинге порядка 15—20% оборудования — это процессоры, которые в мире производит очень ограниченное число компаний. Соответственно корректно речь должна вестись об используемых технологиях.

Как уверяют технические специалисты “Т-Платформ”, в “Ломоносове” использовано порядка 30 собственных патентов компании, находящихся сейчас в разной стадии утверждения. 14 из них (9 уже получено) относятся к блейд-платформе T-Blade2, на которой построен кластер. Речь идет о технологиях для решения проблем экономии места в дата-центре и снижении потребления электричества (основные составляющие совокупной стоимости владения), а также высокой производительности реальных приложений (без специальных технологий увеличение числа процессоров в системе только уменьшит реальную скорость вычислений).

По словам инженеров, T-Blade2 обеспечивает на сегодня самую высокую вычислительную плотность в мире — 30 Тфлопс на квадратный метр дата-центра с учетом всей необходимой инфраструктуры охлаждения. При этом платформа охлаждается воздухом (утверждается, что так ее легче интегрировать в стандартный дата-центр и дешевле обслуживать).

Высокая плотность (384 процессора в одном стандартном шкафу) достигается прежде всего за счет дизайна системной платы: на ней два двухпроцессорных вычислительных узла, интегрированная память и интерконнект. Однако плата с такой плотностью выделяет порядка 570 Вт. Чтобы охладить ее воздухом, теплоотводящий радиатор в “Т-Платформах” пришлось моделировать, что характерно, на суперкомпьютере. Из шести вариантов выбрали один с оптимальным соотношением энергоэффективности и массы.

Модули памяти в “Ломоносове” также патентованные. Они расположены на плате горизонтально, так как стандартные выступали бы над поверхностью, и высокой плотности добиться было бы нельзя. При этом они не интегрированы на плату, и их можно легко заменить.

Что касается сетевых технологий, то в шасси T-Blade2 интегрированы коммутаторы сети InfiniBand собственной разработки “Т-Платформ”. В компании уверяют, что они меньше стандартных при большем количестве портов, благодаря чему удалось получить более высокие плотность и скорость обмена данными.

Сеть управления и мониторинга и вспомогательная сеть стандарта Ethernet интегрированы на плату модуля управления также собственной разработки. На ней три специализированные сети поддержки коллективных коммуникаций, которые ускоряют выполнение параллельных приложений, что стало одним из основных новшеств T-Blade2.

Все вычислительные узлы и сети объединяет специальная плата, которая одновременно обеспечивает подачу питания и информационных сигналов ко всем компонентам, а также “горячую” замену узлов.

Из собственных разработок “Т-Платформ” в компании также отмечают вычислительные узлы-ускорители на базе процессоров PowerXCell 8i и новое системное ПО Clustrx, которое повышает скорость работы приложений и улучшает управляемость больших систем.

Так или иначе, в системе координат, которую склонна использовать компания, на сегодня во всем мире самостоятельно производят суперкомпьютеры только пять стран: США, Япония, Китай, Франция и Россия.

Задачи и загрузка

Другой важнейшей темой общественной дискуссии вокруг российского суперкомпьютинга, финансируемого из госбюджета, является обсуждение степени реальной загруженности кластеров и уровня решаемых на них задач.

Со слов Виктора Садовничева, он нисколько не сомневается, что “Ломоносов” простаивать не будет. Предыдущий флагманский кластер университета “Чебышев” (пиковая производительность 60 Тфлопс), запущенный порядка двух лет назад, по уверению г-на Садовничева, был почти полностью загружен уже через несколько месяцев после начала работы, и свои задачи на нем решало порядка 300 пользователей.

Конкретизируя список этих задач, ректор МГУ упомянул расчеты, связанные с изучением строения Земли и климата, криптографией, исследованиями в области новых материалов и лекарств и т. д.

Часть из этих задач теперь будет перенесена на “Ломоносов”. На нем уже идет поиск лекарства от рака, и по утверждению г-на Садовничего, это проблема, для решения которой совершенно точно нужно больше, чем 60 Тфлопс.

Конкретные планы по освоению мощностей “Ломоносова” можно было услышать и от сегодняшних пользователей “Чебышева”. Так, представитель Института прикладной математики им. М. В. Келдыша и Института математического моделирования РАН уверяет, что имея опыт загрузки десятков терафлопсов, он совершенно четко понимает, что у его организаций есть задачи и для сотен терафлопсов.

В общем, деньги выделяются, супервычислительные мощности есть, задачи для них тоже, остается дождаться результатов. Желательно также с приставкой “супер”.

Версия для печати (без изображений)