В конце 2014 года для Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) были развёрнуты первые стойки суперкомпьютера «Политехник» на базе архитектуры «РСК Торнадо». В течение 2015 года создание суперкомпьютерного центра (СКЦ) было завершено, а в 2016-ом мы там побывали и подробно рассказали о самой машине и инженерной инфраструктуре для ней.
На тот момент машина имела суммарную производительность 1,12 Пфлопс, однако за прошедшее время она получила несколько апгрейдов, нарастив пиковую теоретическую мощность до 1,6 Пфлопс. Сейчас «Политехник» включает процессоры Intel Xeon разных поколений и акселераторы Xeon Phi, NVIDIA Tesla V100 и K40.
Последнее обновление добавило 64 узла суммарной производительностью 300 Тфлопс + узлы, ориентированные на ИИ-нагрузки + новейшую гиперконвергентную систему хранения данных, что позволило машине занять 22 место в последнем рейтинге IO500. В TOP500 этой системы уже нет, а в TOP50 она занимает 4 («РСК Торнадо») и 58 (узлы «РСК Петастрим» с Xeon Phi) места. Всего в рейтинге есть 12 машин, созданных РСК.
Сегодня у СКЦ СПбПУ есть более 500 пользователей, входящих в сотню рабочих групп. Суммарно с момента запуска обработал более 1,17 млн счётных задач, на которые пришлось 19 344 641 узло-час. Около трети мощностей используются внешними заказчиками. Это в основном организации и институты, которым необходимо провести расчёты, но нет возможности сделать их своими силами или же это попросту нецелесообразно по экономическим причинам.
Например, «ПетроТрейс», у которой есть во владении собственный кластер с пиковой мощностью 191,7 Тфлопс (25 место в TOP50), часть расчётов всё равно проводит именно на «Политехнике». Компания занимается обработкой и интерпретацией данных сейсмической разведки для нефтегазовой отрасли — современные методы геологоразведки позволяет быстрее и точнее находить месторождения, что ускоряет их разработку.
Из других практически важных работ можно отметить исследование лаборатории вычислительной гидроаэроакустики и турбулентности, выполненной по заказу РКК «Энергия». Работа касалась моделирования воздействий на пилотируемый космический корабль при его выведении на орбиту. Особенность таковых кораблей в том, что они снабжены системой аварийного спасения экипажа — «игла» на навершии корабля имеет внутри реактивный двигатель, который и уводит капсулу с людьми в случае проблем на старте ракеты. Однако сопла этого двигателя меняют характер обтекания, что приводит к сильному воздействию на поверхность корабля.
Из, так сказать, классических прикладных инженерных HPC-задач есть расчёты различных турбин, турбинных установок и их компонентов: моделирование аэродинамической устойчивости лопаток паровых турбин, валидация теплового состояния охлаждаемых турбин ГТД, расчёт аэродинамической характеристики компрессора, оптимизация конструкции компрессора низкого давления для повышения его эффективности и так далее. Такого рода расчёты проводят довольно давно, так как строить макеты и проводить натурные испытания весьма накладно.
Ну а в случае фундаментальных исследований зачастую и вовсе невозможно. В частности, на машине СКЦ, Высшей Инженерно-Физической Школой ИФНиТ проводились моделирования пристеночной плазмы термоядерного реактора, токамака. Такого рода установки и сами по себе сложны и нетривиальны, а уж задачи оптимизации для них крайне ресурсоёмки. В токамаке стоит задача создания и удержания плазмы в необходимом состоянии, при этом разница температур в пределах нескольких метров просто колоссальная — от миллионов градусов Кельвина для самой плазмы до почти нуля в системе сверхпроводящих проводников для электромагнитов, которые и удерживают плазму в нужной конфигурации.
Наконец, ещё одна типичная область для HPC — это астрофизика. Сотрудниками ФТИ им. А.Ф. Иоффе на суперкомпьютере СПбПУ проводится моделирование астрофизических объектов с экстремальным энерговыделением: изучаются модели пульсарных туманностей, ускорение частиц в остатках сверхновых, ударные волны в скоплениях галактик и, наконец, обтекание магнитосферы Земли солнечным ветром. Последнее имеет особое значение, так как учёные давно бьются над созданием хорошей модели магнитосферы, которая позволила бы заранее предсказать солнечные суперштормы.
Обо всём это было сегодня рассказано в рамках мероприятия, посвящённого пятилетию суперкомпьютерного центра СПбПУ. И это лишь малая часть научно-исследовательских и инженерных расчётов, которые проводится на «Политехнике». Подробно ознакомиться с докладами можно на сайте мероприятия.
