День HPC в Новосибирске

Есть категория мероприятий, принципиально интересных, несмотря на яркий региональный характер. К ним, без сомнения, можно отнести уже не в первый раз проводящийся Intel в Российской Федерации День высокопроизводительных вычислений (HPC Day).

Первый корпус новосибирского Технопарка уже в стадии завершения, предусмотренные помещения готовы принять производственное оборудование. В планах – построение отдельного специализированного корпуса для разработчиков ПО

Лозунги очередного HPC Day можно сформулировать двумя краткими призывами – «Даешь первый национальный эксафлопсный вычислитель» и, конечно, «Даешь средства на него». Сразу следует заметить, что второй призыв совершенно нормальный и даже естественный, и его не следует ни смягчать, ни прятать в глубины статьи, облекая в намеки. В наше время сверхмощные вычислители становятся реальным национальным ресурсом (на формирование которого США, например, затрачивают порядка шести миллиардов долларов в год на протяжении уже нескольких лет). Несмотря на то что в условиях открытых экономик можно приобретать светлые головы математиков, специалистов по моделированию, алгоритмистов и программистов, научные исследования – заказывать и даже машинное время супервычислителей – арендовать, далеко не все задачи (и совершенно не обязательно оборонного назначения) допустимо решать в атмосфере полной открытости. Кроме того, инфраструктура реального собственного супервычислителя – прекрасная учебная парта, позволяющая синхронно с ростом масштабов регенерировать специалистов все более высокого уровня. «Потешные суперкомпьютеры», в которых от реалий первой десятки Топ 500 оставлены разве что макроархитектура, буквально выбрасывают за борт современности специалистов самых разных, не-ИТ, областей – энергетики, теплотехники, механики, силовой электроники и даже аэродинамики. Потому что не создают в них потребности. Увеличение же масштабов суперкомпьютеров с опережением лучших мировых показателей – задача, непосильная для ресурсов национальных компаний, и поиск источников финансирования на национальном уровне – то необходимое условие, без которого ее решение невозможно. Логика бесспорная, и именно к ней прибегали на HPC Day многочисленные докладчики, представляющие российскую науку. Без сомнения, эта же логика применима и к нашим реалиям. Хотя автор статьи придерживается менее радикальных взглядов (которые, благодаря представительству Intel, смог высказать на HPC Day) и считает, что есть второй, также важный путь развития национальных высокопроизводительных вычислений – построение фактически масштабируемых «сопроцессоров» с общепризнанной в мире HPC архитектурой для решения конкретных прикладных задач. Но вернемся к эксафлопсным супервычислителям.

Несмотря на строго утилитарное назначение Технопарка, на унылые заводские цеха он не похож. В расположенных в два этажа звукоизолированных комнатах-ангарах, окружающих рекреационную зону с фонтаном и мини-садом, будет установлен станочный и обрабатывающий арсенал Технопарка

Эксафлопс – 1018 операций с плавающей точкой в секунду. Или миллиард уже более привычных в ИТ гигафлопс. Уровень развития commodity hardware, тех самых потребительских аппаратных средств, которые нас окружают, позволяет говорить, что мы уже живем в мире доступных гигафлопсов – процессоры и массовых современных ПК, и игровых консолей обеспечивают вычислительную мощность примерно в определяемом диапазоне от ста до двух сотен гигафлопс. О чем говорит этот показатель? Сам по себе – в действительности о немногом. Но в сочетании с объемами памяти, быстродействием систем ввода-вывода, временем задержки (латентности) в каналах, связывающих вычислители между собой, полосой пропускания этих каналов и, наконец, с алгоритмикой исполняемых программ, оценка производительности во FLOPS превращается в определяющий масштабы и точности решаемых задач критерий. А вот они уже (масштабы и точности) имеют не абстрактное измерение в невнятных единицах, например «национальной гордости» (в конце концов, любой рейтинг – это соревнование, и Топ 500 не исключение из правил), а вполне конкретное, в традиционных денежных единицах. Здесь нет нужды обращаться к высоким материям – только оптимизация прочности деталей в масштабах развитой национальной автомобильной отрасли (такой как японская) дает возможность экономить колоссальные средства, потому что оптимизированные детали при заданных прочностных показателях получаются легче (экономия материалов) и технологичнее (экономия в процессе производства). И чем выше квалификация конструкторского персонала и производительность используемых в расчетах машин, чем лучше алгоритмы программ и качественнее стоящие за ними математические методы, тем одновременно выше будет и достигнутая экономия, и конкурентоспособность продукции – хорошо спроектированные оптимизированные детали долговечны и являются основой надежности всего изделия в целом. Для ученых же, которые обеспечивают инженерию новыми материалами, технологиями и расчетными методами, доступ к машинам сверхвысокой производительности – также условие необходимое, математические эксперименты в очень многих случаях или существенно дешевле, чем натурные, или вообще являются единственным доступным методом исследования. И эксафлопсный уровень производительности супервычислителей – это как бы одна из составляющих всего перечисленного выше, которая должна помочь выйти на шаг вперед относительно уровня высокоразвитых промышленных стран. Оценить стоимость такой составляющей, к слову, можно. Наилучшие по критерию стоимости гигафлопса графические процессоры видеокарт и специализированные массово-параллельные системы на чипе характеризуются значением этого критерия порядка двадцати центов. Даже если не принимать во внимание принципиальную возможность построения масштабного суперкомпьютера из таких вычислителей, чудовищно дорогие подсистемы их взаимодействия, питания и теплоотвода, эксафлопс даже во времена доступных гигафлопсов все равно обходится, мягко говоря, недешево – 20 млн долл. Если увеличить эту цифру на два порядка, можно получить пусть не достоверную, но более или менее реальную оценку верхнего предела стоимости эксафлопсного суперкомпьютера. Собственно говоря, пояснению и практическим примерам зачем, кому и в чьих интересах нужны такие объемы финансирования, на HPC Day были посвящены выступления практически всех представителей промышленности. Увы, реалии действительности в пост- советском пространстве таковы, что среди выступавших не оказалось ни одного человека от крупносерийного высокотехнологичного производства. Но некоторые выступления действительно произвели впечатление, в первую очередь господина Ерохина, директора Югорского (Ханты-Мансийск) НИИ информационных технологий, в котором из наработанной десятилетиями базы данных сейсморазведки уникальными вычислительными экспериментами на суперкомпьютерах «вынимают» совершенно новую, ранее скрытую информацию.

Одной из неожиданностей HPC Day для автора статьи стала практически нулевая информированность российской научной и технической аудитории о положении дел с супервычислениями в нашей стране. В этом проявляется и явная запущенность отечественной науки, и пассивность научно-административного персонала (автор уже во второй раз посещает HPC Day и не может не отметить высокой социальной активности российских ученых высокого ранга), и, наконец, полная и очевидная оторванность национальных программ развития от реалий современного мира. И уж вовсе удивительно, когда в кулуарах, в ходе беседы с директором НИИ системного программирования, приходится отвечать на вопросы вроде «А что происходит с вашим Киевским институтом кибернетики?». Если такое наблюдается у ближнего соседа (при старых, установленных еще во времена СССР связях), то, похоже, и в области научных и промышленных коммуникаций наша страна нуждается в серьезной и срочной модернизации и восстановлении уже ставших подлинными мировыми брендами имен.

Прекрасно понимая, что широкому нашему читателю ни о чем не скажут ни фамилии, ни должности и звания высоких участников конференции, ни важные в российских реалиях детали, автору остается только максимально точно передать главное в ней – дух ее участников, можно сказать – дух пассионарности. Представители науки и промышленности прекрасно понимают, что ресурсы государства ограничены, что бюджет не бездонный, что ситуацию в науке назвать уютной трудно, и в то же время не утрачивают стремления к лидерству, о котором небезосновательно говорят постоянно (для примера – проект программного продукта, приносящего Intel наибольший доход на рынке ПО, компилятора Fortran, sic!, сейчас фактически полностью ведется центром разработки корпорации в Новосибирске). Эта пассионарность, если честно, вызывает белую зависть. Как и вызвало белую зависть устроенное автору представительством Intel эксклюзивное посещение строительства новосибирского Технопарка (за что отдельное большое спасибо организаторам). Этот федеральный объект, по сути, будет являться тем, что в прежние времена называли «опытным производством», только не закрытым, масштаба предприятия или отрасли, а полностью открытым для инновационных компаний, которые здесь смогут получить комплексную поддержку своих проектов – от поиска инвесторов до изготовления первых образцов будущей продукции. Причем технологическая оснащенность Технопарка ожидается соответствующей самым современным требованиям. И, опять же, хочется отметить реальное пристрастие, с которым все создатели Технопарка, с кем удалось пообщаться, относятся к своему детищу (автор повидал немало разных мероприятий и уже умеет отличать искреннее пристрастие к делу от обязательного корпоративного энтузиазма).

В качестве завершения хочется выразить надежду и на то, что HPC Day не обойдет стороной Украину, и что нам будет о чем рассказать и что показать, и, наконец, что дух мероприятия останется таким же.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365