Скоро в России будет запущен самый мощный суперкомпьютер. Расчетная максимальная производительность машины составит 20 Тфлопс (триллионов операций в секунду). Стоимость суперкомпьютера — 130 млн рублей. Средняя цена одного часа работы — 5000 рублей. The New Times знакомит читателей с историей создания и особенностями этой супервычислительной машины
Суперкомпьютер «живет» в Уфимском государственном авиационном техническом университете (УГАТУ) с осени 2007 года. По словам автора идеи, проректора по информатизации УГАТУ Руслана Хисамутдинова, эта машина — пятый экземпляр многопроцессорной вычислительной системы, созданной учеными и инженерами университета. Работа над ней велась с 1999 года.
Машина такой мощности нужна для того, чтобы решать комплексные задачи в самых разных областях: от разработки нефтегазовых месторождений до моделирования авиационных двигателей. С помощью распараллеливания алгоритмов1 выполняется математическое моделирование быстрои медленнотекущих процессов. «Мы сможем моделировать параметры систем в их пограничных состояниях, будь то крайне высокие температуры и давление в гидрои газодинамике или предельные напряжения в материалах при деформациях», — поясняет ректор УГАТУ Мурат Гузаиров.
10 тонн уникальности
Уникальная особенность суперкомпьютера заключается в его компактности. Он представляет собой шесть монтажных шкафов, в которых размещены blade-сервера IBM2 , управляющие узлы и сеть хранения данных. Чтобы обеспечить непрерывность работы машины (а она должна функционировать 24 часа в сутки), были предусмотрены дублирующие элементы.
Самая сложная научно-техническая задача, которая стояла перед разработчиками, по признанию завкафедрой высокопроизводительных вычислительных технологий и систем УГАТУ Рафаила Газизова, состояла в подготовке помещения и системы обслуживания суперкомпьютера. Дело в том, что вес одного такого шкафа — более тонны, поэтому пришлось разработать специальное укрепление, выдерживающее нагрузку более 10 тонн.
Сверхмощная машина нуждается в постоянном охлаждении. Эту проблему тоже пришлось решать. Надо сказать, эксперты одной IT-консалтинговой компании до последнего момента сомневались в возможности создания такой системы охлаждения, которая функционировала бы исправно для столь мощной машины. Но и эта задача была решена.
Помимо работников университета над созданием машины бились команды IBM, Cisco и Rittal. Финансирование проекта — порядка 130 млн рублей — осуществлялось из федерального бюджета в рамках нацпроекта «Образование ».
Основу суперкомпьютера составляют 532 четырехъядерных процессора Intel Xeon. Обычный персональный компьютер содержит один процессор с одним ядром (иногда — с двумя). Для управления компьютером используются современные операционные системы Linux и специализированные программные обеспечения информационной безопасности и процесса управления машиной.
Это самый высокопроизводительный вычислительный кластер IBM на территории России и СНГ . Согласно рейтингу «Топ 500» самых мощных компьютеров мира3 , Российская Федерация занимает 9-е место. Подобные системы, но меньшей производительности, есть в Томске, Челябинске, Кирове и Калининграде.
Борьба за время
«Строить подобный компьютер в каждом городе России экономически нецелесообразно, поэтому специалисты проектируют удаленный доступ к нашему компьютеру через интернет », — говорит завкафедрой экономической информатики УГАТУ Виталий Мартынов.
Час работы суперкомпьютера будет стоить примерно 5000 рублей — это затраты на электропитание плюс амортизация. Выполнение одной реальной комплексной задачи (около двух недель расчетов) обойдется заказчику как минимум в 1 млн 680 тыс. рублей, подсчитал для The New Times Руслан Хисамутдинов. Для решения комплексных научнотехнических и бизнес-задач, которые можно конкретизировать и подвергнуть декомпозиции, то есть разложению на более мелкие части, компьютер подходит идеально. То задание, которое обычный однопроцессорный персональный компьютер будет решать за полчаса, суперкомпьютер решит за доли секунды.
Например, мощности компьютера могут применяться для поиска решений в нефтегазовом секторе. Для 1000 скважин на конкретном участке требуется рассчитать объем воды, место закачки, глубину, давление напора, которые позволят максимально эффективно использовать ресурсы скважины. С этим заданием суперкомпьютер справится за две недели. Обычный компьютер — никогда. Или самолетостроительной компании требуется рассчитать давление, которое будет оказывать атмосфера на всю поверхность самолета в каждой точке полета — смоделировать это теперь по силам российским специалистам.
Пусть учатся
Разработчики не скрывают, что помимо коммерческих преследовали образовательные цели, которые для технического университета приоритетны. Супервычислительная машина будет использоваться для преподавания студентам дисциплин, связанных с IT-технологиями, параллельным программированием и компьютерным моделированием. УГАТУ с нового учебного года сможет готовить высококлассных IT-специалистов соответствующего профиля.
Технологии XXI века устаревают очень быстро. Уфимский суперкомпьютер может быть «переплюнут» уже в ближайшие месяцы. Но все равно какое-то время студенты авиационного университета будут учиться на самом продвинутом компьютере на территории постсоветского пространства. Есть повод для гордости.
УГАТУ был основан в декабре 1941 года, когда Рыбинский авиационный институт эвакуировали в Уфу. Университет является основным вузом в России по подготовке специалистов в области авиадвигателестроения. Сегодня в нем обучаются примерно 20 тыс. студентов по 61 специальности и 25 направлениям.
____________________________
1 То есть разложение суперсложной задачи на отдельные потоки для отдельных процессоров, а затем интегрирование полученных результатов.
2 От англ. blade – лезвие. 19-дюймовое шасси, в котором помещена очень тонкая плата вычислительных модулей, представляющая собой, по сути, отдельный законченный компьютер.
3 www.top500.org/ country/170.
