Электронный мозг Сибири
Директор Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН Михаил МАРЧЕНКО о том, каким будет новосибирский суперкомпьютер.
Говоря об «Академгородке-2.0», чаще всего вспоминают о проектируемом Сибирском кольцевом источнике фотонов (СКИФе), хотя в планах обновления Новосибирского научного центра содержатся и другие амбициозные проекты. Среди них — создание в Новосибирске мощного суперкомпьютерного центра на базе кооперации НГУ и Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН и других институтов СО РАН. О будущем центре и других проектах института рассказывает избранный год назад директором ИВМиМГ СО РАН профессор РАН, доктор физико-математических наук Михаил Марченко.
— Михаил Александрович, если бы вы составляли топ событий жизни института за минувший год, что бы туда включили?
— Прежде всего — новые начатые проекты. Можно сказать, мы работаем на самом острие научных тем современности. Совместно с иркутским Институтом динамики систем теории управления и другими научными организациями выиграли в конкурсе крупных научных проектов Минобрнауки РФ и в течение трёх лет получим 100 миллионов рублей на решение интересной задачи по природоохранному прогнозированию в регионе Байкала. Ведём активную работу с китайской компанией «Хуавэй», которая открыла в Новосибирске свой рисёрч-центр в сфере IT. Совместно с Новосибирским госуниверситетом и другими институтами СО РАН работаем над проектом будущего глобального центра суперкомпьютерных вычислений и обработки данных, который разместится в Академгородке. Совместно с президиумом СО РАН и другими институтами СО РАН сформулировали концепцию Национальной экологической платформы — это сбор информации о происходящем в природе, её обработка и математическое моделирование на суперкомпьютере возможных будущих изменений окружающей среды. У нас прибавилось грантов Российского научного фонда, по одному из них мы совместно с Институтом ядерной физики и другими организациями занимаемся моделированием вычислительной системы для будущего перспективного проекта класса «мегасайнс» — супер-чарм-тау-фабрики ИЯФ. Совместно с коллегами из Москвы, Сарова и других институтов СО РАН подготовили также мощную научную заявку на конкурс крупных научных проектов Минобрнауки РФ, связанную с применением суперкомпьютерных технологий для моделирования опасных природных явлений. Заявка не прошла, но и её формулирование — тоже большое достижение нашего института.
— Суперкомпьютерный центр должен стать одним из «китов» будущего Академгородка-2.0 наравне со СКИФом. А как он будет выглядеть и из чего состоять?
— Один из вариантов, которые мы рассматриваем, — это строительство нового здания для суперкомпьютера, где разместятся машинный зал, сам суперкомпьютер, серверы для хранения данных, отдельное здание предусмотрено для научных лабораторий, учебных помещений для студентов, конгресс-центра. А пока, на первом этапе, предполагается усиление мощностей нашего института, Института вычислительных технологий и НГУ, чтобы потом по высокоскоростной сети эти мощности подключить к суперкомпьютеру. Имеющиеся у нас мощности уже используются полностью. И когда увеличим их в несколько раз, они опять заполнятся быстро, поскольку потребность в ресурсах суперкомпьютера у институтов, университетов, промышленных и IT-компаний очень высока. Уже сейчас необходимы мощности в несколько петафлопс — то есть несколько квадриллионов операций в секунду.
— Чем же заполняются эти мощности?
— Как пример — любой из институтов, занимающихся естественными науками, науками о Земле и жизни. Перед тем как приступить к какому-то крупному эксперименту, его предварительно проектируют и просчитывают на суперкомпьютере. Это в десятки раз уменьшает стоимость эксперимента. То же самое — создание цифровых двойников крупных энергетических установок, двигателей автомобилей или самолётов. По сути, это суперсерьёзные компьютерные программы. Если начинать с них, а уже потом делать реальный макет самолёта и помещать его в аэродинамическую трубу, получается не только дешевле, но и надёжнее. И это действует в любой науке. Перекачать большие данные из Новосибирска в суперкомпьютеры за его пределами непросто — возможности сети небезграничны. Поэтому суперкомпьютерный центр надо иметь у себя, в центре научно-технологической жизни региона, рядом с университетом, где готовятся кадры для работы, связанной с моделированием и цифровыми двойниками. Кроме НГУ, работать с суперкомпьютерами учат в НГТУ и СибГУТИ — в этом вузе мы планируем открыть новую кафедру, посвящённую суперкомпьютерному моделированию и обработке данных.
Надо, кстати, отметить, что такое предназначение нашего института было заложено его основателем академиком Гурием Ивановичем Марчуком. Вычислительный центр, как вначале назывался наш институт, был создан, чтобы помогать институтам и естественно-научного и гуманитарного профилей, и наши задачи всегда исходили из практических запросов. Так будет и сейчас. Создающийся суперкомпьютерный центр должен стать консорциумом научных институтов и университетов, которые станут вкладывать свои компетенции и интеллект в нужное для страны дело, а затем — катализатором развития экономики региона и страны в целом. И это будет яркой реализацией «треугольника Лаврентьева» — связи науки, образования и промышленности, а ещё, как добавляет председатель СО РАН академик Валентин Пармон, региональной власти. Вообще сейчас конкуренцию выиграет та страна, у кого мощнее суперкомпьютеры, лучше алгоритмы их работы и где трудятся лучшие умы.
— И у кого суперкомпьютеры сейчас самые мощные?
— Самым мощным сейчас считается японский суперкомпьютер «Фугако». Япония развивает собственную линейку суперкомпьютеров, решающих широкий круг задач — погода, энергетика, новые материалы. Поэтому лидирует сейчас именно она. Конкуренцию ей составляют США и развивающийся семимильными шагами Китай, где уже делают собственные процессоры для высокопроизводительных вычислений. В России есть свой топ-50 суперкомпьютеров, его лидеры — «Кристофари» в Сбербанке, «Ломоносов-2» в МГУ и суперкомпьютер Росгидромета, а в сфере академической науки — межведомственный суперкомпьютерный центр в Москве.
— Конкуренция за место размещения нового суперкомпьютера была большой?
— Суперкомпьютеры есть и в Томске, и в Красноярске, и в Иркутске, их всех надо поддерживать, но среди них должен быть лидер. Его место по праву в Новосибирске — это соответствует большому объёму задач, решаемых в Академгородке. А все вообще нужно объединить в сеть, с помощью которой можно было бы пользоваться ресурсами любого суперкомпьютерного центра.
Сейчас мы решаем, каким должно быть оборудование, «железо» нашего суперкомпьютера. Каждый участник координационного совета проекта говорит о своих потребностях — исходя из этого, мы понимаем, что туда закладывать: сколько массивно-параллельных процессоров, графических ускорителей, вычислительных систем с общей оперативной памятью, наконец, экспериментальных разработок российских и иностранных компаний. Упор при этом хотим сделать на отечественные, которые надо проверять на решении сложных задач.
— Что особенно сложно при обслуживании такой техники?
— Суперкомпьютер — самый верхний уровень вычислительной техники, некоторые вычисления на нём длятся месяцами, и всё это время он должен работать без перерыва. Опыт ведущих стран показал, что оборудование такого компьютера требует замены каждые три года — так быстро оно изнашивается физически и морально. Конечно, это обходится очень дорого, но отдача в любом случае намного перекроет затраты. У нас, например, сейчас подходит срок замены оборудования, купленного в 2017 году. А вот финансирование, как мне кажется, запаздывает. Деньги на обновление надо было выделить ещё год назад — мы можем чётко обосновать нашу потребность в ресурсах.
— Что сейчас новосибирский суперкомпьютерный центр может предложить городу и области?
— Например, природоохранное прогнозирование, по которому у нас есть конкретное предложение и которое сейчас будем реализовывать на Байкале. В нашем регионе и городе — в решении сложных практических задач: например, как и где прокладывать новые дороги, чтобы уменьшить вред для окружающей среды, где размещать заводы. При поддержке власти мы можем создать соответствующий ситуационный центр. С медицинскими институтами можно заниматься расчётом новых лекарств, помочь медикам понять, как работают возбудители болезней, что происходит с развитием инфекций, которые передаются человеку от человека или животных. Кстати, сейчас за рубежом суперкомпьютеры применяют, чтобы понять, как в клетку проникает коронавирус и как лекарства его побеждают.
Просчитывание оптимальных режимов движения автотранспорта с ситуационным реагированием на дорожные пробки — тоже будет по силам. Это же относится и к начавшему строиться четвёртому мосту: совместно со специалистами по строительству мы могли бы просчитать надёжность конструкций, с транспортниками — потоки автотранспорта, влияние моста как стратегического объекта на решение задач транспортной связности.
— Поскольку эти месяцы в Академгородке проходят под знаком 120-летия Михаила Лаврентьева, хотелось бы вспомнить, какую роль внесли он и его соратники в создание и развитие вычислительных мощностей Новосибирска…
— И здесь опять мы возвращаемся к Гурию Ивановичу Марчуку, который в 1975 году принял от Михаила Алексеевича руководство Сибирским отделением Академии наук. До приезда в Академгородок он занимался задачами численного прогноза погоды, расчётом реакторов и продолжил эту работу и у нас, например, помогая Гидрометцентру реализовывать на компьютерах численные модели прогноза. Гурий Иванович, объединяя компьютерные ресурсы в Новосибирске и других городах, закладывал прочный технологический научный фундамент решения важных народнохозяйственных задач Сибири. При нём в Вычислительном центре стали решаться те задачи, над которыми мы работаем и сейчас — помогая в деле создания новых материалов, в физике высоких энергий, при обработке сейсмических данных, и при разведке полезных ископаемых и многие другие.
Виталий СОЛОВОВ | Фото Валерия ПАНОВА
Сейчас читают
Театральный художник — о ключе к романам Толстого, природе винтажных вещей и социальном нерве «Старого дома»
Палеонтолог Игорь ГРЕБНЕВ о «Палеопарке», мамонте Самсоне и папуасской коллекции
Учитель физики и астрономии Илья ОРЛОВ о том, как он открывал бозон Хиггса и реальны ли путешествия во времени
Легендарная журналистка Замира ИБРАГИМОВА о запахе горелого сахара, внутреннем стержне сибиряков и «партийных людях»
28 августа Народному художнику России Вениамину ЧЕБАНОВУ исполняется 95 лет, новосибирцы обратились к президенту России с инициативой присвоить художнику звание Героя Труда
Олимпийский чемпион Виктор МАРКИН — о своих главных стартах, советских реалиях и допинговых скандалах
Магистрант НГУ Павел РОМАНОВ о «деле врачей» и мифологизации сибирских острогов
Выдающийся путешественник России Анатолий КУЛИК, совершивший кругосветное плавание на надувном разборном парусном катамаране собственного производства, готовит сейчас тримаран для новой кругосветки по следам Крузенштерна
Главный дирижер Камерного оркестра Новосибирской филармонии Алим ШАХМАМЕТЬЕВ о воспитании дочери, своём отце и новом мире
Артист театра «Старый дом» Анатолий ГРИГОРЬЕВ о волнениях, связанных с воспитанием дочери, прерванном театральном процессе и мечтательной любви Петерса
Депутат заксобрания НСО Николай ПОХИЛЕНКО о специфике своего округа, кладовой человечества и исследованиях, которые надо ускорить
Руководитель регионального отделения Федерации спортивной рыбалки в России Ольга ЧЕРНАВИНА о том, как рыбак-любитель становится спортсменом и почему рыбы в наших водоёмах становится всё меньше
Замдиректора Музея Новосибирска Александр КОШЕЛЕВ о том, как он придумывал гербы области, защищал культурное наследие и чуть не ушёл в географию