Беседа с директором Института системных исследований РАН, академиком Владимиром Бетелиным Где же Россия на этом вычислительном празднике?
Владимир Бетелин: Ситуация у нас очень непростая. Здесь надо пояснить, что суперкомпьютер - это не только сама вычислительная машина, а триада из суперЭВМ, программного обеспечения и технологии использования этого комплекса для создания нового изделия, того же самолета или автомобиля.
Что же такое сегодня российский суперкомпьютер? Это либо закупленная в США "под ключ" вычислительная машина, либо результат "отверточной сборки" из комплектующих, доступных на коммерческом рынке и произведенных также в США. Такая же ситуация и с программным обеспечением. Основная масса потребителей использует доступные на коммерческом рынке программные пакеты.
В рамках проекта "Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий" в 2010-2012 годах у нас были созданы опытные образцы отечественного конкурентоспособного программного обеспечения для суперЭВМ. Однако этот чрезвычайно успешный проект не был пролонгирован на последующие годы. То есть сейчас по двум ключевым суперкомпьютерным компонентам Россия полностью зависит от США.
Таков один из итогов встраивания нашей страны в глобальную мировую экономику. Когда основные усилия направляются не на создание собственных, а на приобретение и освоение зарубежных технологий. В итоге - в ключевых для экономики и обороноспособности областях мы видим доминирование технологий "отверточной сборки" и зависимость от США. Если не иметь своей промышленности, в данном случае электронного машиностроения, мы всегда будем зависеть от Америки.
И все же пусть и на западных компонентах, но у нас появились свои восемь суперкомпьютеров. Россия попала в мировую десятку, занимая там девятое место. Правда, мощности по сравнению с лучшими довольно скромные, уступают лидерам более чем в 10 раз. Надо догонять...
Владимир Бетелин: Догонять, конечно, надо. Но в первую очередь не в производительности отечественных суперкомпьютеров, а в их количестве в промышленности. Ведь сегодня львиная доля российских суперЭВМ установлена в научных и образовательных учреждениях. Как следствие - наша промышленность "слаба в вычислениях". При огромной потребности в них в автомобилестроении, авиационной, энергетической, нефтегазовой, фармакологической отраслях. Причина отставания - в отсутствии целенаправленной государственной политики, которая должна поддерживать и стимулировать применение суперкомпьютерных технологий в промышленности. В то время как правительство США уже финансирует проект создания экзафлопсного суперкомпьютера, он будет совершать 10[18] операций в секунду, в 1000 раз больше, чем нынешние.
Какие же задачи поставят перед этим супермозгом?
Владимир Бетелин: К примеру, создание модели всего самолета, включая аэродинамическое поведение во всех штатных и аварийных режимах. То есть вы все проектируете на компьютере, "летаете" на компьютере, потом делаете образец и подтверждаете на испытаниях то, что уже смоделировали.
Создание нового более экономичного и экологически чистого авиационного двигателя невозможно без моделирования процессов горения топлива на атомно-молекулярном уровне. Проведение этих расчетов также возможно только на экзафлопсном суперкомпьютере. Аналогичная производительность требуется для создания полной модели атомной станции, разработки технологии термогазовой добычи нефти. То есть экзафлопсный суперкомпьютер - это большая "логарифмическая линейка" инженера в XXI веке. США уже занимается созданием такой супермашины при активной поддержке правительства. Основная задача все та же - обеспечить лидирующие позиции США на мировом рынке высоких технологий.
Нынешние суперкомпьютеры - настояшие монстры, в них счет ведут сотни тысяч микропроцессоров. Причем с совершенно фантастической скоростью. Это и терафлопсы - миллиарды операций в секунду, и петафлопсы - квадриллионы операций. Зачем такие мощности? Перефразируя знаменитую фразу нашего физика, не удовлетворение ли это любопытства программистов за счет государства?
Владимир Бетелин: Вспомните, как вообще появились эти машины. Говоря образно, их породила атомная бомба. Запрет на испытания ядерного оружия инициировал проведение испытаний на компьютерных моделях. Оценки показали, что для этого требуется терафлопсная машина, которая совершает не менее 1012 операций в секунду. То есть суперкомпьютер такой мощности создавался для решения вполне конкретной задачи. И сегодня за суперкомпьютерной гонкой стоят конкретные потребности промышленности. Например, для расчета аэродинамики болида "Формула-1" кампания BMW приобрела суперЭВМ производительностью 12 Тфлопс. Он смоделировал работу аэродинамической трубы, что позволило провести виртуальные испытания болида. Или фирма Audi для моделирования столкновения автомобиля с препятствием закупила суперЭВМ мощностью 39 Тфлопс, а компании Pratt&Whitney для создания трехмерной модели авиационного двигателя потребовалась машина производительностью 350 Тфлопс. Моделированием на суперЭВМ была подтверждена безопасность пассажиров самолета Superjet-100 при аварийной посадке без выпущенных шасси.
Почему суперкомпьютер считает быстро
До начала 90-х годов каждый суперкомпьютер был уникален. Он создавался на пределе технологий. Поэтому при относительно небольшой мощности стоил очень дорого. Их применение было крайне ограничено.
В 1995 году родилась идея собрать суперЭВМ из множества дешевых микропроцессоров, по сути, из персональных компьютеров. Идея прекрасная, но плюсов без минусов не бывает. Надо было как-то разложить программу на многие составляющие, чтобы вести параллельный счет. Каждый процессор не должен простаивать, а в любой момент времени что-то считал. Иначе затея бессмысленна. Задача оказалась очень нетривиальной. Но этого мало. Процессоры должны как-то перебрасывать друг другу результаты счета. И здесь потребовалось найти оригинальные решения.
Поэтому когда называют фантастические цифры, квадриллионы операций в секунду, надо понимать, что речь идет о пиковой мощности: все сотни процессоров считают одновременно. Но подобное в реальных задачах невозможно. Здесь машина думает куда медленней, все, конечно, зависит от конкретной задачи. Хорошо, если она ведет счет, используя 50 процентов своих пиковых возможностей.
17:06 27.08.2015
Подъём на «Эльбрус»: спасут ли российские процессоры Hа днях появились новости о создании процессора «Эльбрус-8С» российской компанией МЦСТ.
«Эльбрус» построен не на архитектуре x86, используемой в микропроцессорах Intel и AMD (такой наверняка стоит в вашем компьютере), а на варианте VLIW, предназначенной для параллельных вычислений. Одним из вариантов реализации такой архитектуры является IntelItanium. Её особенность заключается в том, что процессоры становятся более простыми, но возрастают требования к компилятору (программе, которая переводит исходный код, написанный человеком, в команды, которые затем выполняет процессор). Нельзя сказать, что какая-то архитектура хуже или лучше, все они используются в различных сферах. Например, более старые версии «Эльбруса» применяются Министерством обороны РФ в противовоздушной и противоракетной обороне. Можно использовать их и как защищённое рабочее место для обычного сотрудника, которому нужно иметь дело с секретными данными.
Для работы используется ОС «Эльбрус», основанная на ядре Linux и модифицированная специально для использования процессоров МЦСТ. В комплекте идёт простейший пользовательский софт, такой как Abiword (текстовый процессор), Firefox (браузер) и другие программы. Хотя отдельные варианты и предусматривают эмуляцию x86 софта (WindowsXP, MicrosoftOffice и другие привычные программы), ясно, что новый процессор вряд ли появится в обычных магазинах: он предназначен для армии, но никак не для домашних пользователей и корпоративных серверов. И сомнительно, чтобы та же Oracle, чья СУБД используется в огромных базах данных банков и мобильных операторов, была портирована специально для «Эльбруса».
Хотя основные характеристики процессора для наших целей не представляют особенного интереса, следует обратить внимание на один важный параметр: процессор сделан по технологии 28 нанометров.
Для облучения используются специальные устройства — степперы, или сканеры. Эти сканеры позволяют создавать транзисторы размером менее 22 нанометров. Использование технологии внеосевого освещения (off-axis illumination) позволяет улучшить этот параметр до 18 нанометров
Кстати говоря, крупнейшие производители такого высокотехнологичного оборудования, обслуживающего нужды практически всех производителей, — это вовсе не американцы. В 2013-ом году до 80% общей выручки приходилось на ASML, компанию из небольшого королевства Нидерландов, изготавливающую большую часть сканеров и степперов.
В этом году на зеленоградском «Микроне» были изготовлены первые опытные образцы микросхем, основанных на 65-нм транзисторах. Пока — это минимальный размер транзисторов, изготовление которых возможно в Российской Федерации. При этом серийное производство 90-нм транзисторов тоже находится в тестовом режиме. Насколько это критично? Хотя в конце года на рынок поступят 14-нм процессоры Intel, не следует забывать, что персональные компьютеры — это ещё не все устройства, где используются микросхемы.
Для бытовой электроники, а также военной техники и космических аппаратов хватает и микропроцессоров, сделанных в России. Оборонная промышленность не гонится за максимальной производительностью: в приоритете надёжность, устойчивость к нагрузкам и колебаниям температуры и давления. Например, в американском истребителе пятого поколения F-22 использовался Inteli960, процессор, разработанный в середине 80-х, чем некоторые специалисты даже были недовольны.
Новые «Эльбрусы» будут делаться по 28-нм технологии. Это значит, что они будут производиться не в России, а на Тайване, на мощностях компании TSMC. Кстати, там же делаются и процессоры Apple для мобильных устройств. С одной стороны, сильно расстраиваться не стоит. В конце концов, такие корпорации, как AMD, nVidia и Qualcomm тоже изготавливают процессоры на чужих фабриках, а наши инженеры получили ценнейший опыт разработки микросхем, изготовленных по такому техпроцессу. Однако, во-первых, производство в Тайване, хотя и снижает потенциальный урон санкций от ЕС и США, всё равно его не устраняет. Во-вторых, процессор имеет весьма специфичную сферу использования, и вряд ли он будет использоваться за пределами военных ведомств. В Китае, например, собственные процессоры Loongson используются в школах, что позволяет обкатывать правительственные разработки на гражданском рынке.
Казалось бы, разумнее всего было бы создать собственные фабрики, способные обеспечить по меньшей мере разработку новых микросхем военного назначения, а в перспективе — всё-таки помочь стать ещё одним игроком на международном рынке.
Однако это очень сложно. Кремниевая Долина занимается разработкой электроники уже более половины столетия. В разработку было вложено невероятное количество человеко-часов и денег. Чтобы конкурировать с этим, однократного вливания будет недостаточно. И в США, и в СССР электроника развивалась благодаря военным. Однако в Штатах армия зачастую выбирала небольшие компании (HP, Intel и другие) в качестве поставщиков оборудования. Связь с университетами, чиновниками, военными с большими деньгами и возможностями не могла не обеспечить успех компаний из Кремниевой Долины, чего не произошло в СССР. У нас очень мало опыта поставки гражданских технологий в армию.
Так, например, строительство новой фабрики TSMC обойдётся в 10 миллиардов долларов. Это почти 2,5% от доходов федерального бюджета Российской Федерации в 2012-м году.
Иными словами, десяти миллиардов долларов не хватит, придётся каждый год тратить ещё. Более того, попытка купить стратегические технологии неизбежно наткнётся на экспортные ограничения, не говоря уже о патентах. Итак, разработка «Эльбруса» — хороший знак, однако до полноценного создания отрасли в лучшем случае пройдёт несколько десятков лет: с 50-летним опытом разработки сложно конкурировать.
Разумным будет привлекать зарубежные компании для создания исследовательских центров. Например, лаборатории Intel находятся не только в Москве и Санкт-Петербурге, но и в Нижнем Новгороде, а также в Новосибирске. Каждый такой центр позволяет студентам познакомиться с инструментами, используемыми при настоящей работе, даже если университетская методичка по программированию не менялась с 60-х.
И, безусловно, крайне важным является проведение хотя бы частичной реформы образования. На днях в попечительском совете Уральского Федерального Университета было проведено совещание, связанное с потенциальным введением санкций и необходимостью радикальной смены программы на радиотехническом факультете. Неизвестно, закончится ли это чем-то, кроме пустых слов, однако в Кремле, кажется, постепенно начинают понимать важность образования. Так, недавно была анонсирована программа «Глобальное образование», позволяющая на конкурсной основе получить финансирование обучения в лучших университетах мира. Вы можете поехать в Оксфордский университет или знаменитый MIT. Дорога, проживание, обучение будут оплачены. Условие — вернуться и три года проработать на благо определённой компании, которая сможет использовать ваши навыки.
Создание «Эльбруса» и разработка ARM-процессоров Baikal, которые уже значительно проще использовать гражданским, а также инвестиции в прорывные технологии могут стать началом «пути в тысячу ли». Но как бы сладко ни звучали обещания, даже при самых благоприятных условиях понадобятся долгие годы. Этот вопрос нельзя решить только деньгами. Поможет лишь время.
17:41 27.08.2015
Я понимаю для чего нужны сперкомпы американцам - для шпионажа за пользователями. Они им нужны для того, что бы вскрывать пароли и расшифровывать зашифрованные сообщения в реальном времени.
Я понимаю для чего нужны сперкомпы американским и японским инженерам. Им суперкомпы нужны для просчёта эл. и мех. схем в разных режимах.
Но, вот что мне непонятно - зачем суперкомпы нужны России? Если наша разведка не шпионит за пользователями, а нашим инженерам негде применить свои чертежи?
Объясните, зачем нужны такие вычислительные мощности России?
Понимаю, что суперкомпы - нужны, но, что, конкретно, в России ими считать или прогнозировать, если не разведка, и не инженерия?
Просто так? Для понта? Чтоб не отстать от моды?
17:46 27.08.2015
И - ещё - про восемь ядер в Эльбрусе.
Ну, допустим, сделали российскую электросхему на восемь ядер. А операционную систему купите или будете писать свою?
Опыта-то хватит? Написать с нуля, хотя бы, Линукс, да ещё - многоядерный Линукс?
18:33 27.08.2015
Сегодня Билл Гейтс - пенсионер. Он живёт в своей деревне, мается дурью, и не знает чем заняться.
Пригласите Билла Гейтса работать в Россию.
Билл Гейтс. Приезжай в Россию работать директором Сколково. Вот тебе нефтяная вышка. Вся нефть - твоя. Налоги ты не платишь.
Делай, что хочешь. Убивай, насилуй, ври, покупай, продавай, бери взятки, давай взятки.
Но чтобы через пять лет в России было своё железо и свои грабли под него.
Билл Гейтс - бренд. Билл Гейтс - имя.
Даже одним своим именем он привлекёт в Россию спецов, деньги и оборудование для производства компов.
Пригласите Гейтса работать в Россию.
12:28 28.08.2015
Поражаюсь редким по тупости российским комментам.
И да, теме поставили +1 / -2 балла.
Ну сами же на себя срете, при том, что РОссия счас строит суперкомп для Германии.
> И - ещё - про восемь ядер в Эльбрусе. > > Ну, допустим, сделали российскую электросхему на восемь > ядер. А операционную систему купите или будете писать свою?
> > Опыта-то хватит? Написать с нуля, хотя бы, Линукс, да ещё - > многоядерный Линукс?
Чо лажу всякую постить? - Ответ выше есть. Ты неудачник по жизни, и тебя женщины не любят - нести такую околесицу?
20:46 28.08.2015
Да, пока еще нет нас в первой десятке, номы есть в пятерке стран, у которых есть свой комп. У франции нет, у Великобритании нет, а У США , Китая, Малайзии, Японии, России есть. Поднимем чарку за Эльбрус. Согласен. Обратите внимание, что и Китай не сразу вышел в десятку, зубоскалов, которые так же смеялись было предостаточно.
22:20 28.08.2015
professor (professor) писал(а) в ответ на :
> Да, пока еще нет нас в первой десятке, номы есть в пятерке стран, у которых есть свой комп. У франции нет, у Великобритании нет, а У США , Китая, Малайзии, Японии, России есть. > Поднимем чарку за Эльбрус. Согласен. > Обратите внимание, что и Китай не сразу вышел в десятку, зубоскалов, которые так же смеялись было предостаточно.
Насколько я понял по материалам, важно также общее кол -во суперкомпов в стране - помимо самого быстрого. Жаль, что у амеров 50% всех суперкомпов мира. Лучше уж у китайцев.
> Известный тезис президента Совета по конкурентоспособности национальной экономики США Деборы Уинс-Смит: "Кто слаб в вычислениях, тот не конкурентоспособен на мировом рынке". > >
Тупая Дебора взяток не берёт, да и красть не умеет.
В эРэФии, Dieter Hiftler, не могут себе вообразить - зачем вообще надо считать?
Так ведь и поймать могут.
01:26 29.08.2015
Dieter Hiftler (romulus) писал(а) в ответ на :
> > Жаль, что у амеров 50% всех суперкомпов мира. Лучше уж у китайцев. >
Ну смотрят амеры порнушку в ЗD и что?
Кстати, какая цена машинного времени у суперкомпьютера?
Знаете, Dieter Hiftler?
12:24 29.08.2015
Track-Dbf (Trickolog) писал(а) в ответ на :
> Dieter Hiftler (romulus) писал(а) в ответ на сообщение:
>> >> Известный тезис президента Совета по конкурентоспособности национальной экономики США Деборы Уинс-Смит: "Кто слаб в вычислениях, тот не конкурентоспособен на мировом рынке".
> > Тупая Дебора взяток не берёт, да и красть не умеет.
Ну, тупая Дебора не генетически, а из-за языка;-)
> В эРэФии, Dieter Hiftler, не могут себе вообразить - зачем вообще надо считать? > Так ведь и поймать могут.
Не уметь считать, а если и считать - то на школьном калькуляторе или на пальцах (вспомнить забытые русские счеты!) - это не российский, а мировой тренд. - Насчет поймать... В Америке тоже все прогнило за 200 лет. Что, там святые? - В общем и целом в духовной сфере там ситуация намного хуже чем в РОссии. ОПять же - объяснимо из-за языка, на нем тока машинные коды писать, а не философствовать о жизни и культуре.
Track-Dbf (Trickolog) писал(а) в ответ на :
> Dieter Hiftler (romulus) писал(а) в ответ на сообщение:
>> >> Жаль, что у амеров 50% всех суперкомпов мира. Лучше уж у китайцев.
> > Ну смотрят амеры порнушку в ЗD и что?
Разве для этого строят суперкомпы, для порнушки? Если нет, то зачем здесь об этом?
>Кстати, какая цена машинного времени у суперкомпьютера?
> Знаете, Dieter Hiftler?
Максимальная.
18:26 30.08.2015
+2/-3
Сколько врагов у России!
08:27 31.08.2015
Dieter Hiftler (romulus) писал(а) в ответ на :
> +2/-3 > > Сколько врагов у России!
вы что нибудь за лазерный процессор слыхали? вот это реальный камень на руском суперкомпе.
11:25 23.09.2015
Dieter Hiftler (romulus) писал(а) в ответ на :
> В первой десятке нет России, и во второй десятке ее тоже нет... Только на 22-м месте находится российский суперкомпьютер «Ломоносов» с производительностью 1,85 петафлопс. Есть еще два российских арифмометра в мировом рейтинге — на 58-м и 81-м местах.
Насколько я знаю суперкомпьютеры используются для фундаментальных исследований и не применяются для вычисления проблем экономико - общественного развития, вы знаете как их можно применить в этой плоскости? Если нет то и лидирующие места в этом рейтинге для России не так уж и важны.
