Всего четверть века назад суперкомпьютеры обладали производительностью современного смартфона. Как сейчас развиваются вычислительные машины, какие технологии нужны для повышения их мощности и каким может быть их будущее в России, рассказывает Владимир Воеводин, член-корреспондент РАН, директор филиала «МГУ Саров», директор Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ, сопредседатель направления «Математическое моделирование на суперЭВМ экса- и зеттафлопсной производительности».
Задачи моделирования
Суперкомпьютеры считают быстрее всех остальных вычислительных устройств в каждый момент времени с рекордной производительностью. Если сравнивать их с серверами и персональными вычислительными машинами, производительность суперкомпьютеров в 100 тыс. раз выше.
Зачем такая мощность нужна? Чтобы моделировать, прогнозировать или воспроизводить явления и объекты, моделировать работу разных устройств. Развитие математического моделирования, вычислительных и суперкомпьютерных технологий привело к тому, что посчитать, смоделировать и спрогнозировать сегодня можно практически все. Вычислительный эксперимент во многих случаях на порядки дешевле и точнее натурного, физического. И запустить повторно вычислительный эксперимент также во многих случаях легче.
Самый известный эксперимент — краш-тесты автомобилей. Разбить машину — довольно дорогое удовольствие. А если в эксперименте что-то не учли, захотели повторить, изменив начальные условия, например распределение нагрузки в автомобиле, то придется разбить еще одну машину. Для вычислительного эксперимента нужно просто заново запустить программу расчета. Да, расчеты обладают большой вычислительной сложностью, но суперкомпьютеры с этой нагрузкой прекрасно справляются.
Подобных примеров много. Чтобы провести натурные испытания авиационных двигателей, нужно затратить много ресурсов, но вычислительный эксперимент тоже показывает очень хороший результат, максимально совпадающий с показателями натурного.
Во многих случаях построить физический эксперимент и вовсе нельзя. Чтобы вывести в космос космический аппарат, нужно его создать. А чтобы создать — нужно понять как. Натурный эксперимент провести практически невозможно, а вычислительный вполне доступен. Или процессы глобального изменения климата: математическая модель определит сценарий воздействия человека на окружающую среду, который позволяет достичь определенных целевых параметров без сильного потепления, таяния ледников и т. д. Провести физический эксперимент и смоделировать климат на ближайшие 50 лет не представляется возможным. Зато вполне реально это сделать с помощью вычислительного эксперимента.
Предел закона Мура
Долгое время суперкомпьютер МГУ им. Ломоносова был самым мощным в России, вокруг него формировалось национальное вычислительное сообщество. Сегодня ситуация изменилась.
В Научно-исследовательском вычислительном центре МГУ мы ведем рейтинг 50 самых мощных суперкомпьютеров России. Посмотрев списки на http://top50.supercomputers.ru , можно сравнить состояние отрасли суперкомпьютеров в России и в мире. Мы все, ученые и ИТ-специалисты, кто так или иначе вовлечен в деятельность с применением возможностей суперкомпьютеров, понимаем, что для повышения их производительности необходимы новые технологии. Современные технологии уже близки к пределу, который определен законом Мура, нужно переходить к иным принципам построения электроники.
Полный материал читайте в отраслевой газете «Страна Росатом». https://clck.ru/34qzr8