Поиск по базе сайта:
Поиск, 31. 08. 2007 По задаче и отдача icon

Поиск, 31. 08. 2007 По задаче и отдача




Скачати 81.55 Kb.
НазваПоиск, 31. 08. 2007 По задаче и отдача
Дата конвертації27.01.2013
Розмір81.55 Kb.
ТипДокументи



Поиск, 31.08.2007

По задаче и отдача


СКИФ Cyberia не любит безделья


Пять суток работы системы мощностью в 12 терафлоп понадобилось ученым Московского и Томского госуниверситетов, чтобы отыскать необходимое химическое соединение с уникальными свойствами, которое позволит создать новый лекарственный препарат. Удачный поиск ингибитора белка в рамках проекта, который ведет группа специалистов МГУ и Центра гематологии РФ - только один из примеров тех расчетов, которые уже были сделаны благодаря суперкомпьютеру СКИФ Cyberia. Появление в конце прошлого года в госуниверситете Томска этой супермашины («Поиск» №…, 2006) стало важной частью реализуемой вузом инновационной образовательной программы. По своим параметрам вычислительный кластер СКИФ Cyberia вошел в первую сотню списка ТОР500, став также лидером суперкомпьютерного парка не только СНГ, но и всех стран Восточной Европы.

Какие задачи сегодня решаются с помощью этого суперкомпьтора? Каков уровень его загрузки? С какими проблемами столкнулись обладатели СКИФ Cyberia, начав его эксплуатацию, и как они их решают? Что могут посоветовать коллегам, задумавшим установить в родных вузах подобные супермашины? На эти и другие вопросы корреспондента «Поиска» ответили ректор Томского госуниверситета Георгий Майер и проректор по информатизации Владимир Демкин.

Г.М. - Тожественное открытие кластера состоялось накануне нового года, а вот в штатный режим работы он вошел только несколько месяцев назад. Пусковой период, отладка систем всегда требует большего времени, чем прописано в документации. Кроме того, было необходимо несколько модифицировать прочностные характеристики помещения, систему энергоснабжения… Для установки и отладки работы нового вычислительного кластера - 12 тонн оборудования заняли 70 квадратных метров – зачастую приходилось искать весьма смелые технические решения. Очень символично, что СКИФ Cyberia получил прописку в помещении, где ранее стоял его предшественник – суперкомпьютер Эльбрус, когда-то наша самая мощная вычислительная машина. Хочу особо подчеркнуть, что любые технические проблемы: с оборудованием помещения, монтажом, отладкой системы – всегда можно решить. Главное, чтобы там, где устанавливается мощная вычислительная техника, существовал такой важный задел, как научные школы.

В ТГУ история развития высокопроизводительных вычислений насчитывает уже полвека. Научные основы применения численных методов математического моделирования сложных физических процессов были заложены еще в работах профессора ТГУ Л.А.Вишневского – первого директора Научно-исследовательского института математики и механики (ныне НИИ прикладной математики и механики) открытого при ТГУ. Позднее академик Н.Н.Яненко указал на эффективность технологии параллельных вычислений при решении проблем численного моделирования. В 1992 году в университете начались исследования и подготовка специалистов в области параллельных вычислительных технологий. В 2000 году в ТГУ вошел в эксплуатацию вычислительный кластер на базе 9 двухпроцессорных компьютеров Pentium III-650 с организацией сетевого доступа пользователей. Это стало результатом реализации университетом ряда проектов ФЦП «Интеграция», таких, как, например, открытие Регионального центра коллективного пользования высокопроизводительными ресурсами. В 2002 на кафедре вычислительной математики и компьютерного моделирования механико-математического факультета началась подготовка студентов по специальности «Параллельные компьютерные технологии». Сибирские школы-семинары по параллельным вычислениям на базе университета не первый год собирают российских исследователей. Кстати, в середине октября должна состояться очередная такая встреча специалистов – Четвертая Сибирская школа школа-семинар по параллельным и высокопроизводительным вычислениям. Появление в университете столь мощного суперкомпьютерного комплекса как СКИФ Cyberia стало закономерным этапом развития наших научных школ.

Сегодня для вузов приобретение суперкомпьютера – дело вполне реальное. В рамках реализации инновационных программ некоторые университеты уже начали движение в этом направлении. Исходя из собственного опыта, могу сказать: прежде чем потратить немалые деньги, стоит ответить как минимум на два главных вопроса. Первый: есть ли у вас соответствующая научная школа, люди, которые смогут эффективно использовать супертехнику, корректно формулируя и решая задачи? И второй: а есть ли у вас задачи соответствующего уровня?

В.Д. – Согласен, наличие задач, для решения которых необходимы большие вычислительные мощности, – еще одна важная и необходимая составляющая предварительной подготовки к приобретению супертехники. Что считать будем? Ответ на этот вопрос у нас был готов еще до начала эксплуатации СКИФ Cyberia. Многие проекты, участие в которых сегодня принимают специалисты университета, связаны с проведением высокопроизводительных вычислений. Часть их ведется в сотрудничестве с институтами СО РАН: моделирование процессов воздействия потов частиц, плазмы, электромагнитного излучения на поверхность (ИСЭ СО РАН), физическая мезомеханика структурно-неоднородных сред (ИФЕПСОРАН), моделирование и прогноз погоды и климатических изменений, решение задач окружающей среды, организация работы с распределенными ресурсами в области физики атмосферы (ИОА СО РАН, ИМКЭС СО РАН). Есть проекты, выполняемые совместно с предприятиями обороны (НПО им.Решетнева, НПО «Алтай»), нефтегазового комплекса (мониторинг процессов разработки нефтегазовых месторождений и исследование способов интенсификации нефтеотдачи, оптимизация транспорта нефти и газа), гелогоразведки (мониторинг геологической среды и водных объектов на территории Томской области с помощью методов моделирования), а также банками и наукоемкими компаниями Сибирского федерального округа и Томской технико-внедренческой зоны. Более 40 задач сейчас запущенно на кластере.

В ближайшее время число проектов, для выполнения которых потребуются высокопроизводительные расчеты и мощь современного суперкомпьютера, должно увеличиться. В частности, речь идет о сотрудничестве со специалистами по созданию космических аппаратов.

Кстати, для эффективных расчетов, кроме современной супертехники, требуется и соответствующее программное обеспечение. Так, например, мы приобрели пакет вычислительной гидродинамики FLUENT, необходимый для моделирования сложных течений жидкостей и газов с широким диапазоном свойств, многоцелевой конечно-элементный пакет ANSYS, который используется для проведения численного анализа в широкой области инженерных дисциплин (прочность, теплофизика, динамика жидкостей и газа, электромагнетизм), программный комплекс LS-DAYNA предназначенный для анализа высоконелинейных и быстротекущих процессов в задачах механики твердого и жидкого тела.

Г.М. – Создание новых лекарств, мониторинг климатических изменений, инженерные расчеты, оптимизация транспортных потоков, прогнозирование в финансовых и экономических областях – везде использование суперкомпьютера повышает точность и эффективность работ. Но у инновационного вуза есть и другие не менее важные задачи, которые сегодня невозможно решать без использования суперкомпьютера.

Во-первых, СКИФ Cyberia – мощный инструмент для повышения уровня математического образования в целом, и, в частности, стимулирования интереса к параллельным вычислениям. Одна из современных тенденций развития современного образования связана с усилением математики в самых разных сферах деятельности. На западе, например, математические методы весьма активно применяются в социологии. В нашем университете уже разработаны спецкурсы, цель которых помочь студентам научиться эффективно использовать современные вычислительные мощности. Еще несколько новых спецкурсов начнем читать с сентября.

Во-вторых, большинство задач, например, в области геологии или химии, сегодня в университете решаются с помощью традиционных методов. Но время суперкомпьютеров требует научиться формулировать задачи на новом современном уровне, который позволит использовать для их решения большие вычислительные мощности. Это влечет за собой и изменение методологии научных исследований. Дело непростое, требует изменения мышления, мировоззрения. Мы обсуждали эту проблему на научном совете. Решено провести некую ревизию имеющихся задач, ее результатом должен стать вполне конкретный список научных направлений и проектов, для реализации которых потребуется использование СКИФ Cyberia.

Подобную инвентаризацию имеющихся задач мы уже проводили в рамках реализации программы «Интеграция», когда университет получил финансирование на развитие высокопроизводительных вычислений. Кроме университетских потребностей были учтены и нужды институтов СО РАН. Как и тогда, сегодня быстрее всего использовать новые вычислительные инструменты начинает молодежь.

Перефразировать свою задачу на язык суперкомпьютера ученым, конечно, должны помогать математики. Ведь одно из главных преимуществ классического университета – возможность проведения междисциплинарных исследований. Сегодня только на стыке нескольких наук можно получить наилучший результат. Потому интеграция различных научных направлений – полезна вузу. Кстати, именно для этого мы начали вести семинар, на который могут прийти все желающие, готовые переводить свои задачи на новый язык. Провели мы и специальное совещание по СКИФу с руководителями научных школ Томска, чтобы они могли больше узнать о нем, его возможностях и перспективах сотрудничества с ТГУ.

В.Д. – Еще один важный момент, о котором необходимо помнить, приобретая суперкомпьютер: во что обойдется вузу его содержание. Обычно необходимая сумма для обслуживания такого оборудования составляет не менее 10% в год от стоимости самой машины. Для СКИФ Cyberia это – примерно пять миллионов рублей в год. Вот и получается, что помимо прочего надо решать и «хоззадачи суперуровня». Ответом на них может быть только интенсивная загрузка суперкомпьютера. В некотором роде наше дорогостоящее оборудование можно рассматривать, как удочку, с помощью которой и предстоит трудиться.

Стремительность развития ИТ-отрасли известна всем: даже самая совершенная на сегодня техника завтра устаревает. Ее обновление тоже требует денег, и немалых. Потому думали о возможности обновления машины на стадии выбора конфигурации СКИФ Cyberia, так же как в свое время при выборе конфигурации телепорта в 2004 году уже думали о возможности его совершенствования. При выборе всегда существует определенный риск: а что если данная линия разработок окажется тупиковой и все наши затраты пропадут впустую?

Фирмы, участвовавшие в конкурсе на поставку нам суперкомпьютера, предлагали различные технологии проведения распределенных вычислений. Мы остановились на версии, которая была анонсирована в середине прошлого года компанией Т-Платформы. Выбору предшествовали горячие обсуждения на семинарах. Главным ориентиром было не громкое имя поставщика, а качество и эффективность продукта. Считаю, то, что компания Т-Платформы выиграла конкурс, и мы поставили данную версию – наша общая заслуга. СКИФ Cyberia это 1128 процессоров, 12 терафлоп. Если поделить 12 терафлоп на 1128, получим 7,99 мегафлоп на 1 процессор. Об эффективности устройства можно судить по показателю взаимодействия вычислительных узлов: следует учитывать не просто количество процессоров, но и как они взаимодействуют меж собой. В данной версии – этот показатель высок. Выбрать версию, которая будет иметь перспективу развития сложно. Но, полагаю, нам это удалось сделать.

Г.М. – Кроме «наращивания железа» думаем и о развитии новых направлений использования мощностей СКИФ Cyberia. В нынешнем году стартовал проект объединения ресурсов СКИФ – СКИФ-ГРИД. Мы включены в состав его исполнителей. Кроме того, на церемонии открытия СКИФ Cyberia во время телемоста с Сибирским отделением РАН была высказана идея создания общей «суперсистемы» Сибирского федерального округа на основе ресурсов Томского госуниверситета, других вузов региона, академических институтов. Объединение суперкомпьютерных мощностей в данном случае - выход на качественно новый уровень задач.

Наличие в ТГУ одновременно телепорта и суперкомпьютера открывает возможность подключения к работе на СКИФ Cyberia огромного числа пользователей. Это уже само по себе значительно увеличит мощность суперкомпьютера: качественный доступ к ресурсам суперкомпьютера пойдет всем только на пользу.

Мы не первый год работаем с коллегами в Казахстане. В ходе недавнего визита в Алма-Ату был подписан договор с Казахским национальным университетом им. Аль-Фараби, который станет отправной точкой в упрочении научно-образовательных связей между двумя вузами. И в первую очередь, речь идет об организации доступа казахских ученых к мощностям суперкомпьютера ТГУ. Так что на сегодня проблем с загрузкой СКИФ Cyberia у нас нет. Будем стараться, чтобы и завтра в этом плане ситуация оставалась стабильной.


Нина ШАТАЛОВА



Схожі:




База даних захищена авторським правом ©lib.exdat.com
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації