Rambler's Top100
 
Все новости Новости отрасли
Николай НОСОВ 04 декабря 2018

Суперкомпьютеры: догнать и перегнать Америку

Россия может за два года создать самый мощный суперкомпьютер мира на своей элементной базе, считает директор Института программных систем им. А.К. Айламазяна РАН Сергей Абрамов.

Такое мнение директор ИПС озвучил  на седьмом Национальном суперкомпьютерном форуме (НСКФ-2018)

Сергей Абрамов

Для построения цифровой экономики нужна вычислительная инфраструктура, обеспечивающая возможность высокопроизводительных вычислений (HPC). Это понимают в экономически развитых  странах, уделяющих большое внимание развитию суперкомпьютеров. Так, согласно приведенным Сергеем Абрамовым данным, доля США в ноябре 2018 года в совокупной мировой производительности суперкомпьютеров достигла 38%, Китая – 31%, Японии – 8%.

На долю Евросоюза приходится 18%. В планах Еврокомиссии потратить 1 млрд евро на проект EuroHPC — к 2020 году развернуть в Европе два суперкомпьютера мирового уровня с производительностью не менее 100 петафлопс (миллионов миллиардов операций с плавающей запятой в секунду) и ряд менее мощных (10 петафлопс). В сообщении Еврокомиссии говорилось, что проект EuroHPC предоставит исследователям и компаниям суперкомпьютерные мощности для разработки систем искусственного интеллекта, здравоохранения, безопасности и инженерии.

Россия с 0,32% выглядит скромно, причем по устремленности к цифровой экономике (отношение доли страны в мировом BBП к доле в совокупной мировой производительности суперкомпьютеров) смотрится еще хуже: в 12 раз уступает Китаю, в 9 раз – США и в пять раз   –  Евросоюзу. Производительность лучшего из участвующих в рейтинге российских компьютеров «Ломоносов-2» достигла 2,48 петафлопс (на тесте Linpack), что на два порядка меньше, чем у лидера.

Отставание в области суперкомпьютеров продолжает увеличиваться. В этом году еще один суперкомпьютер российского производства покинул список ТОP500 – 500 самых производительных компьютеров мира. Теперь в стране три суперкомпьютера, из них два отечественных.

Устремленность стран к цифровой экономике

Начиная с 2013 года лучшими (ТОП1) признавались китайские суперкомпьютеры. Это вызвало озабоченность Конгресса США, признавшего необходимость государственной поддержки отрасли. Американцы предприняли огромные усилия для изменения ситуации и смогли после введения в строй в 2018 году нового суперкомпьютера Summit мощностью 200 петафлопс опять возглавить список.

Несмотря на отставание, имеющиеся наработки могут позволить России включиться в гонку лидеров. Создание самого мощного суперкомпьютера – вопрос политической воли, санкций и масштабирования технологий. С санкциями понятно – самые современные технологии, критичные для обеспечения обороноспособности страны, продавать нам не будут. Особенно сейчас, в сложной политической обстановке. Так что придется полагаться на свои силы.

Как показывает опыт Китая,  это возможно. В ответ на запрет продажи Китаю современных ускорителей  в стране был создан свой сопроцессор Matrix2000 GPDSP, обеспечивающий  на один чип производительность 4,8 терафлопс с одинарной точностью. Такими сопроцессорами планируется заменить используемые в суперкомпьютере Tianhe-2 процессоры Intel. На своей элементной базе (260-ядерный процессор SW26010) реализован и самый мощный китайский суперкомпьютер Sunway TaihuLight, потерявший в этом году первое место в мировом рейтинге.

Снижение доли России в совокупной мировой вычислительной производительности суперкомпьютеров

Общий подход к построению суперкомпьютера – масштабирование узлов и параллельная обработка. Для масштабирования нужно иметь вычислительные блоки, интеллектуальные системы связи между ними (интерконнект) и системы охлаждения.

С отводом выделяемого тепла проблем нет. В нашей стране хорошо отработана технология погружного охлаждения, когда вычислительный блок опускается в специальную диэлектрическую жидкость. Уже четыре года идут серийные поставки системы охлаждения IMMERS, примерами использования которой служат погружной кластер «Черенков» в НИЯИ МИФИ и представленный на форуме в прошлом году передвижной вычислительный комплекс на базе автомобиля «КАМАЗ», созданный концерном «Вега».

Погружное охлаждение используется и в полностью российском программно-аппаратном комплексе на базе процессоров «Эльбрус-8С», который демонстрировался на стендах выставки НСКФ-2018. Этот комплекс может выступить в качестве основы для построения вычислительного блока российского суперкомпьютера. Возможна и специальная разработка процессоров для высокопроизводительных вычислений, опыт создания которых для узкоспециализированных задач в стране есть.

ПАК на базе "Эльбрус"

Российские процессоры уступают зарубежным аналогам в производительности, так что для попадания в ТОП1 потребуется много (по оценкам экспертов на форуме – более тысячи) программно-аппаратных комплексов, которые нужно связать между собой и обеспечить распараллеливание вычислений с помощью специализированного программного обеспечения.

Наработки в программном обеспечении, позволяющем распараллеливать обработку данных при выполнении задач, были сделаны в ИПС им. А.К. Айламазяна еще в ходе работ по созданию суперкомпьютера в рамках проекта «Скиф».  Так что эта задача решаема.

Критичны для масштабирования технологии связи между комплексами. Но и здесь есть отечественные решения. На выставке была представлена разработанная НИЦЭВТ высокоскоростная коммуникационная сеть «Ангара», которая позиционируется как первый российский коммерческий интерконнект.  По скорости передачи данных «Ангара»  уступает интерконнекту израильской компании Mellanox, чьи решения используются тремя самыми мощными суперкомпьютерами мира, но его можно доработать с использованием экспертизы других российских институтов.

Интерконнект "Ангара"

Разработанный ИПС  в рамках программы «СКИФ» интерконнект SKIF 3D-torus позволял масштабировать систему до производительности в 1 петафлопс. А созданная три года назад высокоскоростная коммуникационная сеть «Паутина» обеспечивала скорость передачи данных до 56 Гбит/с между двумя платами по оптическому кабелю. Есть интересные решения для интерконнекта у РФЯЦ-ВНИИЭФ в Сарове. «Если мы соберем три эти экспертизы, то сможем сделать отечественный интерконнект, масштабируемый до современного уровня ТОП1», – заявил Сергей Абрамов. По его оценкам, при достаточном финансировании на разработку уйдут два года.

Большие ИТ-проекты – стимул инновационного развития России. Они позволяют сохранить научные кадры, привлечь молодых ученых, создать базу для цифровой трансформации отечественной экономики. Научный потенциал и технологический задел для развития суперкомпьютеров в стране есть. Дело за политической волей.

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!

Оставить свой комментарий:

Для комментирования необходимо авторизоваться!

Комментарии по материалу

Данный материал еще не комментировался.