На фоне непрерывного стремительного роста мощностей вычислительных устройств тема суперкомпьютеров давно ушла на второй план ИТ-отрасли, а новости о появлении очередного компьютера-рекордсмена у многих людей порой вызывает вопрос: «А зачем вообще нужны эти монстры?». Действительно, сегодня даже не самый продвинутый смартфон намного превосходит по своим вычислительным возможностям суперкомпьютеры конца двадцатого века, использовавшиеся для решения уникальных задач. Но только дело в том, что и сложность стоящих перед человечеством задач неизменно и столь же стремительно растет, что, разумеется, относится и к сфере фундаментальных научных исследований. И здесь, наверное, полезно вспомнить, что первые электронные вычислительные машины были созданы в середине 1940-х именно для проведения сложных научно-технических расчетов, с ориентацией на этот класс задач потом были выделены в отдельное направление и суперкомпьютеры. При этом нужно также иметь в виду, что как раз на уникальных «рекордных» устройствах отрабатываются многие технологии, которые потом начинают применяться на массовом ИТ-рынке.

Решение о создании Межведомственного суперкомпьютерного центра Российской Академии наук (МСЦ РАН), предназначенного для обслуживания всех заинтересованных научных организаций и вузов страны, было принято в 1996 г., но фактическая его работа стартовала в начале 2001 г., когда была введена в эксплуатацию кластерная система МВС-1000М, ставшая первым российским суперкомпьютером, преодолевшим терафлопсный рубеж производительности (триллион операций с плавающей запятой в секунду) и вошедшим в первую сотню мирового рейтинга Top500 (64-е место, июнь 2002 г.).

Как сообщил директор МСЦ Борис Шабанов, за прошедшие с тех пор почти 20 лет производительность главного суперкомпьютера центра выросла почти в 1000 раз, а суммарная мощность всех его вычислительных ресурсов приближается к отметке в 2000 Тфлопс (2 Пфлопса). Все эти гигантские ресурсы применялись для решения самых сложных задач математического моделированияи с использованием больших объемов данных в различных направлениях фундаментальных и прикладных исследований: ядерная энергетика, здравоохранение, аэрогидродинамика, молекулярная динамика, квантовая химия, исследование свойств материалов, моделирование природно-климатических процессов и многие другие. В общей сложности за годы своей работы с помощью мощностей центра было реализовано свыше 600 проектов с участием более 120 организаций, расположенных в самых разных регионах страны, а общее число выполненных заданий превысило 4 млн. При этом средняя загрузка вычислительных ресурсов с 2003 г. никогда не опускалась ниже 90%, а в отдельные годы доходила до 98%.

В качестве показателей технологического развития центра его директор привел такие данные: начиная с 1996 г. было использовано восемь архитектур процессоров, девять поколений Intel Xeon (именно они являются базовыми для центра с 2007 г.), четыре типа сетей, четыре вида ОС (все — на базе Linux), три вида охлаждения (воздушное, «холодная вода» и «горячая вода»). Важным этапом в жизни МСЦ стал 2012 г., когда для суперкомпьютера МВС-10П ОП2 стали использоваться разработанные российской компанией РСК высокоплотные и энергоэффективные решения «РСК Торнадо» и RSC PetaStream с жидкостным охлаждением (сначала на «холодной воде», а с 2017 г. на «горячей воде»).

Очередная плановая модернизация этого суперкомпьютера была проведена специалистами РСК в течение 2020 г., в результате чего пиковая производительность этой вычислительной системы выросла более чем в два раза, достигнув 893 Тфлопс. Такого значительного прироста мощности удалось достичь благодаря установке нового вычислительного сегмента, состоящего из 101 вычислительного узла на базе высокопроизводительных серверных процессоров Intel Xeon Scalable 2-го поколения (модели Intel Xeon Gold6248R),а также серверных плат Intel Server Board S2600BPB и твердотельных дисков Intel SSD. Для высокоскоростной передачи данных между вычислительными узлами используется технология коммутации Intel Omni-Path. В настоящее время вычислительная система МСЦ РАН занимает 6-ю строку в рейтинге Top50 самых мощных суперкомпьютеров в России и СНГ, а также 18-е место в мировом списке IO500 самых высокопроизводительных систем хранения данных HPC-класса.

В качестве актуального примера практического применения вычислительных ресурсов МСЦ заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН» и руководитель лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий Красноярского государственного медицинского университета Анна Кичкайло рассказала о достигнутых результатах и планах работы международного некоммерческого проекта The Good Hope Net ("Сеть доброй надежды"),нацеленного на разработку лекарств и улучшение средств диагностики для борьбы с COVID-19. Как она пояснила, этот проект объединяет 19 научно-исследовательских организаций из семи стран (Россия, Финляндия, Италия, Китай, Япония, США и Канада). Он стартовал в марте 2020 г. и сразу получил приоритетный доступ к вычислительным ресурсам МСЦ РАН. За это время с помощью методов компьютерного моделирования была наработана база аптамеров (кандидатов на лекарства) для противодействия COVID-19. На следующем этапе проекта будут проведены как экспериментальные работы на белках, клеточных культурах и животных, так и теоретическое суперкомпьютерное моделирование с использованием еще более сложных, чем на первом этапе, современных вычислительных методов.