Сергей Абрамов: Ситуация в суперкомпьютерной отрасли по факту стала катастрофической

16 января 2019 года

Институт программных систем имени А. К. Айламазяна РАН
Фото: Игорь Шелапутин

Сергей Михайлович Абрамов, член-корреспондент РАН
Фото: PereslavlFoto

Суперкомпьютеры «Ломоносов» и «Ломоносов-2» (МГУ) заняли 79 и 487 места в рейтинге топ-500
Фото: Надир Чанышев

Член-корреспондент Академии наук Сергей Абрамов указал на ключевые проблемы в «цифровой экономике» России, выступая на Национальном Суперкомпьютерном Форуме в Переславле (28 ноября 2018 года). Он заявил, что говорить про цифровую экономику нельзя, пока у страны нет развитой сети суперкомпьютеров. Только они могут быть фундаментом для цифровой экономики, цифрового проектирования и цифрового производства.

Что такое суперкомпьютер?

Главное свойство суперкомпьютера — огромная скорость расчётов, высокая производительность, причём не просто высокая, а самая высокая в мире. Дважды в год появляется рейтинг самых производительных машин (топ-500), и теперь суперкомпьютерами называют те машины, которые вошли в этот список. Однако здесь никогда не будет военных разработок, поэтому определение приходится расширить.

Суперкомпьютер — тот компьютер, который попал в рейтинг топ-500 или мог бы попасть по своим характеристикам, но не подавался по разным причинам. Сергей Абрамов, член-корреспондент РАН

Какова роль суперкомпьютера? Он позволяет заменить натуральные модели компьютерным моделированием, рассчитывать свойства новых материалов, проверять состояние и поведение конструкций, анализировать динамические нагрузки, заменяя крэш-тесты. Суперкомпьютер во много раз ускоряет разработку и позволяет проверять множество вариантов. От компьютерных моделей остаётся один шаг до автоматического цифрового производства.

Измерять суперкомпьютеры надо по их производительности. Однако теперь эта производительность растёт не так, как прежде. До 2008 года производительность суперкомпьютера-лидера вырастала в тысячу раз за 11 лет, поэтому ждали, что к 2019 году появится экзафлопсная машина (производительностью 10^18 операций в секунду). После 2008 года рост замедлился, и теперь можно говорить, что производительность растёт в тысячу раз за 17—19 лет. Экзафлопсная машина может появиться только в 2022 году.

Всё больше места в топ-500 получают гибридные архитектуры, в которых работают специальные вычислители — сопроцессоры Xeon Phi, ускорители, ПЛИС. Гибридные машины заняли 28% по количеству и 41% по производительности.

Очень интересны китайские процессоры Matrix-2000 и Deep Computing Processor. На базе последних в октябре 2017 года в Словении запущен китайский суперкомпьютер «Arctur-2».

Забудьте, что Америка поставляет суперкомпьютеры на весь мир, и только Америка. Нет, не только Америка. Китайцы делают экспансию на весь мир. Сергей Абрамов, член-корреспондент РАН

К сожалению, в России таких мощных вычислительных машин очень мало.

Суперкомпьютеры — это инфраструктура

Сергей Абрамов подчеркнул, что для Европы и США цифровая инфраструктура — это не частный бизнес, а общественное благо. Как и любая инфраструктура, это благо предназначено для всей экономики всей страны, наравне с автомобильными и железными дорогами, морскими портами и ЛЭП. Такие блага создаются за счёт бюджета или при значительном участии бюджета.

Всё это было понятным задолго до лозунгов о цифровой экономике. Ещё в 2004 году, выступая на Конференции пользователей высокопроизводительных компьютеров в США, президент Совета по конкурентоспособности Дебора Винс-Смит заявила:

With technology, talent and capital now available globally, the U.S. is facing unprecedented economic competition from abroad. The country that wants to out compete must out-compute. HPCwire, 16.07.2004.

В русском переводе это звучит так:

Технологии, таланты и деньги стали доступны всему миру, и теперь США сталкивается с небывалой иностранной экономической конкуренцией. Страна, желающая победить в конкуренции, должна победить в вычислениях.

Бизнес не станет участвовать в делах, которые предназначены для всеобщей пользы. Именно бюджет может дать новую инфраструктуру, которая позволит предприятиям улучшить свои товары, обогнать конкурентов и поднять прибыль. С ростом делового оборота государство получает больше налогов, и в этот момент деньги возвращаются в бюджет.

По такой схеме, объяснил Сергей Абрамов, работает государственная инфраструктура INCITE в США. За бюджетные деньги в национальных центрах строятся суперкомпьютеры, и там же работают инженеры и программисты. Компания может прийти в такой центр со своей проблемой, чтобы просить о помощи. Инженеры превращают содержательную проблему в математическую модель, программисты превращают модель в расчётную схему и компьютерную программу. Получая результат расчётов, его переводят в понятия исходной задачи. Заказчик патентует этот результат и строит на нём свою технологию, не тратя денег, потому что расчётную работу оплачивает бюджет. По новой технологии заказчик производит новую продукцию, обходит конкурентов, получает прибыль и платит налоги.

Файл:Cray-rosgidromet-2018-12.jpg

Суперкомпьютер Cray установлен в Главном вычислительном центре Росгидромета
Фото: Росгидромет

Суперкомпьютер НКС-30Т работает в Институте вычислительной математики и математической геофизики СО РАН с 2009 года
Фото: ССЦ ИВМиМГ СО РАН

Суперкомпьютер «СКИФ-Аврора» работает в Южно-Уральском университете с 2010 года
Фото: Mega-pasha

Сначала бюджет помогает бизнесу развиваться, а затем получает от бизнеса больше налогов. Так работает бюджетная эффективность.

Это понимание уже приходит на региональный уровень. Так, в 2016 году в Китае построен суперкомпьютер Sunway TaihuLight — первый в мире по скорости вычислений. Машина эта работает в городе Уси, в районном центре. Расходы на постройку китайской машины поровну разделили центральный бюджет, бюджет провинции и городской бюджет.

Дела в России идут хуже некуда

В топ-500 сейчас входят три российских суперкомпьютера, два из которых отечественного производства и один импортный. Суперкомпьютеры «Ломоносов» и «Ломоносов-2» работают в МГУ c 2012 и 2014 годов. Третий появился в 2018 году, когда Росгидромет закупил машину Cray XC-LC с пиковой производительностью 1,3 петафлопс, потратив почти 1,8 млрд рублей. Суперкомпьютер был выбран и построен под конкретную задачу предсказания погоды, на нём оптимально работают погодные модели. В рейтинге топ-500 он стоит на 283 месте.

Число российских суперкомпьютеров в топ-500

2014		2015		2016		2017		2018
7	↓	5	↓	4	↓	3	→	3

Мощность суперкомпьютеров всей России даёт около 5% от суперкомпьютеров США. Последние года растёт отставание нашей страны от Китая и Японии, от Америки и Европы. В 2008—2010 годах отставание сокращалось, а теперь нарастает. Лучшая из нынешних российских машин могла занять первое место в рейтинге восемь лет назад.

Доля России в общей мировой производительности суперкомпьютеров в 2010 году добиралась до 2,5% — а сегодня упала до 0,3%. Падение неизменно идёт с конца 2014 года.

Страна	Доля в производительности суперкомпьютеров	Доля в мировом ВВП	Отношение (доля цифровизации)
США	37,64 %	24,32 %	1,55
Китай	31,11 %	14,84 %	2,1
Евросоюз	17,65 %	21,37 %	0,83
Япония	7,74 %	5,91 %	1,31
Россия	0,32 %	1,8 %	0,18

Таблица показывает, насколько экономика направлена к цифровому производству. Евросоюз считает столько же, сколько производит. США считает в полтора раза больше, чем производит. Китай даёт цифровому моделированию огромный приоритет.

Все развитые страны построили для себя добротную суперкомпьютерную инфраструктуру. Их суперкомпьютеры заняли долю в мировой производительности, сравнимую с долей их промышленности в мировом ВВП, причём у лидирующей страны — Китая — эта доля вдвое выше. Но в России до сих пор нету внятной суперкомпьютерной инфраструктуры. Доля России в мировой производительности так мала, что не сочетается с её долей в мировом ВВП. «Устремлённость России к цифровым технологиям в 12 раз хуже, чем в Китае, и в девять раз хуже, чем в США», — подчёркивает Сергей Абрамов.

Сергей Михайлович уверен, что эти досадные обстоятельства нужно всерьёз учитывать, определяя государственную политику в области цифровых технологий и создавая суперкомпьютерную инфраструктуру. По его словам, надо объективно признать, где мы находимся, иначе планы на дальнейшую цифровизацию будут опираться на иллюзию.

Я не вижу нашей вины как учёных, потому что внимательно смотрю, что происходит на наших Форумах. Мы каждый год собираемся здесь и говорим, что сделали. Мы всё время тренируем себя, мы держим себя в готовности. В готовности к тому, что когда-нибудь правительство скажет: стройте!  мы скажем: мы готовы! Мы не растеряли технологической готовности. Мы можем сделать хорошие процессоры и ускорители. Мы накачиваем себе мышцы в надежде, что когда-то скажут: пора! Сергей Абрамов, член-корреспондент РАН

Российская экономика нуждается в суперкомпьютерах

Разговор о российских суперкомпьютерах разгорелся на отраслевом круглом столе, который прошёл на Форуме 30 ноября 2018 года.

На словах — сохраняется приличное положение. Разработан процессор «Байкал», скоро появится его серверный вариант, хотя эти процессоры приходится выпускать на иностранных фабриках по схеме «бесфабричной компании» (fabless). Есть серьёзные разработки по интерконнекту, то есть по сетевой связи внутри кластера (её делают ВНИИЭФ, ИПМ РАН, ИПС РАН, НИЦЭВТ, НИИ «Квант»). Есть водяное и погружное охлаждение, есть программное обеспечение. И если государственная программа сведёт воедино эти команды — получится прорывная технология, которая несколько лет будет занимать первое место в мире.

Фирма «Иммерс» выпускает погружное охлаждение для суперкомпьютеров
Фото: PereslavlFoto

Суперкомпьютеры — это инфраструктура экономики. Мы не можем развивать цифровую экономику, не выстроив государственную инфраструктуру — цифровую, которая начинается с суперкомпьютеров. Будет у нас это понимание — мы просто пойдём по этому пути, и всё будет нормально. Сергей Абрамов, член-корреспондент РАН

Алексей Перевозчиков, менеджер по продуктам и решениям IBM
Фото: PereslavlFoto

Намного печальнее прозвучал акцент, который поставил эксперт фирмы IBM Алексей Перевозчиков. По его словам, российские предприятия сейчас действуют разрозненно, только по собственной инициативе. Они делают небольшие суперкомпьютеры не для общего блага, а для внутренних интересов. Правительство не предлагает государственной стратегии для цифровой экономики, не обозначает тех целей, для которых нужно цифровое проектирование на суперкомпьютерах.

Алексей Алексеевич заметил, что разрозненная работа предприятий сопровождается развалом высшего образования. Технологии в суперкомпьютерах меняются так быстро, что вуз не успевает подготовить специалистов. За время учёбы технология настолько уйдёт вперёд, что дипломник поневоле отстанет от неё. К тому же студентам негде опробовать новые технологии, у них нет доступа к современным машинам. В результате на рынке нет молодых специалистов.

Алексей Перевозчиков подчеркнул, что у студентов есть компетенция в узкой теме, а шаг влево или шаг вправо упирается в отсутствие знаний. Узость мышления стала серьёзной проблемой: молодые специалисты воспринимают отдельные акценты, однако не могут связать одно с другим. Им не хватает обзорного курса, который объяснит взаимосвязи между дисциплинами и спецкурсами, расскажет о развитии и гибели технологий. Поэтому инженеры, которых выпускают вузы, не могут работать на реальных задачах.

У молодёжи сейчас практически абсолютно отсутствует кругозор. У многих есть энциклопедические знания, словно из википедии: прочитал, запомнил, записал в памяти, может воспроизвести. Но как одно связано с другим, практически никто не понимает. Алексей Перевозчиков

Круглый стол закончился в отчаянно мрачном настроении, и резолюция Национального Суперкомпьютерного Форума прозвучала трагически. Ситуация в отрасли продолжает ухудшаться год за годом. Нет ясной государственной политики в области высокопроизводительных вычислений. По доле в мировой вычислительной мощности Россию уже обогнали Индия, Польша, Саудовская Аравия и Тайвань. За последние четыре года не построен ни один отечественный гражданский суперкомпьютер уровня топ-500. Нет ни одной комплексной программы для научных и поисковых исследований по суперкомпьютерной теме. Нет реального импортзамещения в суперкомпьютерных технологиях. Принятая в 2011 году «Концепция развития технологии высокопроизводительных вычислений» (ссылка (Архивная копия от 17 января 2019 на Wayback Machine)) не дала результатов, планы по экзафлопсному суперкомпьютеру остались без денег. Остаются разрозненные планы по узким темам, но даже эти узкие темы никто не разрабатывает всерьёз.

Форум отмечает срочную необходимость разработки и последующей реализации госполитики в области СКТ с привлечением всех ресурсов российской суперкомпьютерной отрасли. Решение НСКФ-2018

Мы продолжим освещать выступления отдельных участников НСКФ и достижения этой промышленности.

Ссылки

• Национальный Суперкомпьютерный Форум.

Комментарии

Викиновости и Wikimedia Foundation не несут ответственности за любые материалы и точки зрения, находящиеся на странице и в разделе комментариев.

Мнения

Пожалуйста, прочтите правила общения и оформления реплик на портале Викиновости

Если вы хотите сообщить о проблеме в статье (например, фактическая ошибка и т. д.), пожалуйста, используйте обычную страницу обсуждения.

Комментарии на этой странице могут не соответствовать политике нейтральной точки зрения, однако, пожалуйста, придерживайтесь темы и попытайтесь избежать брани, оскорбительных или подстрекательных комментариев. Попробуйте написать такие комментарии, которые заставят задуматься, будут проницательными или спорными. Цивилизованная дискуссия и вежливый спор делают страницу комментариев дружелюбным местом. Пожалуйста, подумайте об этом.

Несколько советов по оформлению реплик:

• Новые темы начинайте, пожалуйста, снизу.
• Используйте символ звёздочки «*» в начале строки для начала новой темы. Далее пишите свой текст.
• Для ответа в начале строки укажите на одну звёздочку больше, чем в предыдущей реплике.
• Пожалуйста, подписывайте все свои сообщения, используя четыре тильды (~~~~). При предварительном просмотре и сохранении они будут автоматически заменены на ваше имя и дату.

Обращаем ваше внимание, что комментарии не предназначены для размещения ссылок на внешние ресурсы не по теме статьи, которые могут быть удалены или скрыты любым участником. Тем не менее, на странице комментариев вы можете сообщить о статьях в СМИ, которые ссылаются на эту заметку, а также о её обсуждении на сторонних ресурсах.

Добавить комментарий

Отличная статья, спасибо автору! --Andrew Krizhanovsky (обсуждение) 19:20, 16 января 2019 (UTC)