Статьи и обзоры

Компьютеры Кулеры Мультимедиа ТВ-тюнеры Периферия Сети, Wi-Fi, VoIP Смартфоны, GPS, гаджеты Носители информации, NAS Софт, игры, Windows Игровые манипуляторы Своими руками Корпуса и блоки питания Системы безопасности Серверное оборудование Аналитика Технологии Материнские платы Мониторы Видеокарты

Соц. сети

           

Сервисы

Рассылка новостей

Опрос

Суперкомпьютеры в России - сегодняшние реалии и завтрашние тенденции

Пред. ... 1 2 ... След. Конец
всего страниц: 2 | Все

Введение

Пожалуй, сегодня любой понимает, что экономика России должна переходить из сырьевой сферы в производственную и высокотехнологичную. Это та задача, в решении которой мы должны участвовать, чтобы обеспечить лучшее будущее нашим потомкам. Но за последний десяток лет, в то время пока нефть обеспечивала основной доход страны, высокие технологии внесли свои коррективы в развитие науки, культуры и экономики развитых стран.

Высокопроизводительные вычисления сегодня - обязательный атрибут каждой страны, которая заинтересована в экономическом развитии. И если президентом РФ определен курс на модернизацию экономики, необходимо оценить, готовы ли IT-сфера и наука России к решению задач, которые будут поставлены промышленностью, социальной сферой, прикладными исследованиями и... этот список можно продолжать. 21 июня 2010 года в Новосибирском Академгородке прошла конференция, посвящённая суперкомпьютерным технологиям. Организаторы в шутку называют подобные мероприятия собраниями «клуба суперкомпьютерщиков» - компаний и людей, имеющих отношение к высокопроизводительным вычислениям в России. Организованный корпорацией Intel, этот клуб пока ещё не слишком многочисленный, но он открытдля каждого. Вопросы, поднятые на конференции, позволяют понять место России не только в списке TOP-500, но и в мировой науке и в мировом бизнесе.

Почему вычисления важны для страны?

В каждую эпоху изменение инфраструктуры, дающее качественный скачок экономике, было разным: развитие железных дорог, электрификация, внедрение коммуникационных технологий, распространение интернета. Сегодня пришло время «кибер-инфраструктуры», вычислительных сетей. Основное конкурентное преимущество создают новые технологии. Естественно, что их нельзя просто купить – их нужно создавать. И как ни печально, но в современном мире ни талантливая молодёжь, ни деньги не позволят государству эффективно развивать новые технологии без совершенствования вычислений. Новые материалы, научные разработки и экономические процессы необходимо моделировать, просчитывать, а только затем проводить практические опыты и задумываться о применении.

Почему моделирование важно в любой отрасли экономики? Вот простой пример: конструкция нового типа клапана для нашей любимой нефтяной отрасли. Клапана, который будет выдерживать заданные механические перегрузки, заданное давление и будет обеспечивать необходимый уровень надёжности и пропускной способности. Необходимо не только создать 3D-модель этого устройства, но и протестировать её до создания прототипа с использованием современного ПО, смоделировать различные ситуации, посмотреть, как проходит поток через клапан, оптимизировать его форму, выбрать новые материалы. На суперкомпьютере эта задача займёт в миллионы раз меньше времени, чем при ручных расчётах. Естественно, если пять разных компаний получили тендер на такой простой, вроде бы, клапан, то заказ получит, по сути, та, которая наиболее эффективно использовала вычислительные технологии.

Пока еще не все компании в России понимают, насколько вычисления могут дать им преимущества в конкурентной борьбе и позволить сэкономить деньги. А тем временем, например, в США суперкомпьютеры строятся уже не на деньги государства, а на деньги регионов, то есть их важность понимают и на региональном уровне. И это достаточно мощные машины, ведь по ту сторону океана бизнес и правительство понимают, что для развития надо не просто производить вычисления - надо в них побеждать, побеждать по качеству вычислений и скорости.

Вот проблема: прогноз погоды. Каждый из нас знает, что даже если обещали солнечный день, зонтик взять будет не лишним. И, вроде бы, мы так привыкли к перемене погоды и ошибкам метеорологов, что не обращаем внимание на внезапный дождик или штормовое предупреждение всего за час до шквалистого ветра. Однако многие отрасли бизнеса сильно зависят от погоды, а для авиационной отрасли метеорологи - это глаза и уши. Академик Юрий Леонидович Ершов, председатель объединённого ученого совета по математике и информатике СО РАН, уточняет: метеорология - простой пример, который показывает, что эта отрасль требует высоких вычислений, а качественное развитие самолётостроения вообще не возможно без HPC (High Performance Computing). И вполне логично, что инвестиции в HPC должны осуществляться в регионах, имеющих мощную науку и промышленность, таких как Новосибирск. Ведь это именно то место, где сообщество HPC должно найти точки взаимодействия между наукой и промышленностью.

Новосибирский Государственный Университет

Прежде, чем мы пойдём дальше, позвольте показать вам суперкомпьютер, установленный в Новосибирском государственном университете. Вот он, красавец:

В кластере установлены 64 блейд-сервера HP BL460C G1 X5355 и 48 серверов HP BL2x220c G5, итого 1280 процессорных ядер. В качестве СХД используется параллельная файловая система хранения на базе СХД HP Eva объёмом 24 Тб (скорость чтения - 1 Гб/с, записи - 800 Мб/c). Каждый сервер hp прошёл дополнительное тестирование перед установкой. Возможно, в скором времени в кластер будут добавлены серверы HP DL380 G6.

Кластер в НГУ установлен в отдельном помещении и располагается на двух уровнях. Нижний этаж отведён под подведение питания и коммуникаций. Система бесперебойного питания от APC рассчитана на 81 КВт. Энергопотребление составляет, в среднем, 40 Квт. Весь кластер построен с учетом резервирования и не имеет единой точки отказа.

Интересное наблюдение - большая часть кластеров в России используют технологии Hewlett Packard. Ведь в среднем, сервер HP стоит столько же, сколько сервер dell в той же конфигурации. Хотя, среди заказчиков суперкомпьютеров успехом пользуется российский интегратор, компания СКИФ.

Современные примеры использования HPC в науке и бизнесе

Конечно, легче всего судить об использовании суперкомпьютеров в России на примере уже состоявшихся достижений. Ну что же, вот вам примеры. Николай Александрович Колчанов, академик РАН, директор Института цитологии и генетики СО РАН лучше других знает об использовании HPC в биологических исследованиях. С тех пор, как с помощью суперкомпьютеров началась расшифровка генома человека, появились перспективы разрабатывать персональные препараты, формировать карточку пациента с момента рождения, учитывая склонность к тем или иным заболеваниям, лечить заболевания на генном уровне. Этими задачами занимается системная биология - предсказательная наука, она возникла 10 лет назад и сегодня немыслима без математических вычислений.

На фотографии: моделирование 3D-структуры протеина под высоким давлением требует на современном кластере 12 000 процессоро-часов

В Институте цитологии и генетики СО РАН уже используются кластеры на 6,4 и 12 ТЕРАФЛОПС. И хотя на кластере с 64 процессорами геном мамонта расшифровывался 180 часов, что не так уж и много, в дальнейшем этой мощности будет недостаточно. Ведь для работы с высокой точностью, для охвата больших объёмов информации, необходимо создавать даже новые методы поиска по базам данных, учитывающие перекрёстные ссылки в документах и описаниях различных веществ, а это требует нового уровня консолидации данных и высочайшей производительности HPC - до нескольких экзафлопс. Так что основные прикладные достижения системной биологии мы увидим в течение ближайших 10 лет.

А вот более «прикладные» примеры расчётов, осуществлявшиеся в Южно-Уральском Государственном Университете, г. Челябинск, на кластере «СКИФ-Урал» с пиковой производительностью 16 ТЕРАФЛОПС. Проектирование и расчёт смесеобразования в ракетных двигателях (ФГУП «НИИМАШ», Нижняя Салда).

 

Деформирование и разрушение тканевых бронежилетов при локальных ударах (ЗАО «Форт Технология», Москва). Эти расчеты позволили понять процесс взаимодействия пули с бронежилетом скрытого ношения из новационных материалов. На основании моделирования, появилась возможнность создать именно такие, лёгкие и скрытые бронежилеты, защищающие органы человека, и что самое главное - работающие по новому принципу использования эластичности синтетического материала. Представляете, сколько жизней они могут спасти?

Моделирование бронежилета

Современный тренд Российской науки - нанотехнологии. Эту отрасль вообще невозможно представить без HPC. На том же кластере в Южно-Уральском Университете производилось моделирование процессов газофазной конденсации металлических наночастиц. Что скрывается за этим сложным названием? Новые лаки и краски, защита от ржавчины и сэкономленные миллионы на научных экспериментах.

Структура загрузки суперкомпьютерных мощностей

Вообще, по аналитике Южно-Уральского Государственного Института, сегодня вычисления на суперкомпьютере распределяются следующим образом: 54% - инженерные задачи, 42% - естественнонаучные, и лишь 4% - социально-экономические. Но, в принципе, это нормально, учитывая, что моделирование свойственно, прежде всего, инженерным задачам.


Пред. ... 1 2 ... След. Конец
всего страниц: 2 | Все

новые статьи


 

Печать
Подписаться на рассылку
RSS-ленты