– Павел Сергеевич, чем занимается ваша лаборатория?
– Решает задачи суперкомпьютерного моделирования для повышения энерго- и ресурсоэффективности высокотехнологичных отраслей экономики и социальной сферы; взаимодействует с другими центрами и лабораториями суперкомпьютерного моделирования в России и за рубежом; разрабатывает технологии сквозного проектирования с использованием суперкомпьютерных и распределённых вычислительных систем для создания инновационных энерго- и ресурсосберегающих промышленных технологий, а также теоретические и практические основы построения качественно новых высокомасштабируемых методов и алгоритмов для интеллектуального анализа данных на суперЭВМ транспетафлопного уровня производительности; проводит исследования в области методики преподавания современных технологий суперкомпьютерного моделирования.
ЛСМ разрабатывает и предоставляет высокоуровневые программные сервисы для инженерного проектирования и анализа, доступные через Интернет, используемые в учебном процессе и научных исследованиях. Основные заинтересованные отрасли экономики и заказчики: машиностроение, металлургия и металлообработка, топливно-энергетический комплекс, лёгкая промышленность, производство суперкомпьютеров и программного обеспечения.
– То есть диапазон возможностей суперкомпьютеров весьма широк?
– Да, наша лаборатория работает в рамках программы НИУ, обеспечивая поддержку научных исследований всего университета, в первую очередь – работ по приоритетным направлениям развития. В настоящее время с использованием суперкомпьютерных мощностей вуза решаются более двух сотен научных и промышленных задач. Последние – проекты прикладного характера, реализуются по заказам конкретных предприятий, таких, например, как Челябинский трубопрокатный завод, ООО ГСКБ «Трансдизель», ЗАО «ЧТЗ-Уралтрак» и многих других.С помощью суперкомпьютерного моделирования можно, например, увидеть «слабые места» будущего изделия, найти способ, немного изменив конструкцию, сэкономить материалы и трудозатраты при производстве, повысить долговечность продукции и при этом избежать ухудшения других характеристик, к примеру, прочности.
В рамках работы по приоритетному направлению развития НИУ ЮУрГУ «Суперкомпьютерные и ГРИД-технологии для решения проблем энерго- и ресурсосбережения» сотрудники ЛСМ занимаются решением задач в области ГРИД-технологий, параллельных систем баз данных, разработкой технологий для отечественных систем баз данных. Это собственные исследования учёных лаборатории. Например, я сейчас пишу докторскую диссертацию, посвящённую методам анализа перспективных многопроцессорных архитектур в контексте задач обработки больших данных, что позволит моделировать и создавать отечественные суперкомпьютеры для обработки сверхбольших баз данных.
– Можете привести примеры решения конкретных задач с помощью суперкомпьютеров ЮУрГУ?
– В современном мире с помощью суперЭВМ создаются самые разные изделия – от одежды до космических кораблей. Наша лаборатория помогает научной деятельности различных факультетов университета. Примеров можно привести множество. Так, по заказу ЧТПЗ учёными кафедры «Прикладная механика, динамика и прочность машин» физического факультета оценивалась и была доказана возможность использования существующих рольгангов для выпуска труб с более толстой стенкой. Учёные автотракторного и физического факультетов производили расчётную оценку тепловых напряжений картера дизельного двигателя промышленного трактора. Заказчик этой работы – ГСКБ «Трансдизель». Синхронной реактивной машиной независимого возбуждения занимается приборостроительный факультет. Все работы по-своему интересны и важны. Многие решения имеют весьма широкий круг приложения. Например, ведутся работы по созданию компьютерных моделей человеческого тела с учётом кожных покровов, соединительных тканей, мышц и внутренних органов, для суперкомпьютерного решения задач, связанных с получением качественно новых видов одежды, средств защиты и реабилитации.
Всего же на суперкомпьютерах ЮУрГУ решаются задачи 350 пользователей, 15 факультетов и филиалов, 42 кафедр университета, а также 16 предприятий.
– Какими суперЭВМ располагает ЛСМ и какова их загруженность?
– Сейчас в лаборатории установлены три супервычислителя. Это инновационный энергоэффективный суперкомпьютер «Торнадо ЮУрГУ» с 29184 процессорными ядрами и жидкостной системой охлаждения и производительностью 473,6 TFlops (триллионов операций в секунду), суперкомпьютер «СКИФ-Аврора ЮУрГУ» (117 TFlops), вычислительный кластер «СКИФ Урал» (16 TFlops). Что особенно приятно отметить, все наши суперЭВМ – российского производства. Ещё недавно в России не было своих производителей суперкомпьютеров – а теперь их несколько, что позволяет сделать эти машины дешевле зарубежных. Очень хотелось бы, чтобы абсолютно все компоненты, включая важнейшие – процессоры и многоядерные сопроцессоры – также производились в нашей стране, чтобы не было необходимости закупать их за границей.
В настоящее время супервычислители загружены задачами на сто процентов. Автоматическая система очередей следит, чтобы они не простаивали: как только решена одна задача, загружается следующая. Суперкомпьютер обеспечивает возможность одновременно решать сразу множество задач пользователей. Сейчас ресурсов суперЭВМ университету достаточно для решения всех фундаментальных и прикладных задач. Но с каждым годом вычислительных заданий становится всё больше и они всё сложнее, поэтому нужно думать о перспективе обновления электронно-вычислительных машин через год-два.
– Для решения задач на суперкомпьютерах необходимо писать новые программы или уже есть готовые?
– Для решения большинства инженерных задач используется специализированное лицензионное программное обеспечение (ПО), которое уже имеется в Лаборатории суперкомпьютерного моделирования. Существуют научные проблемы, которые решаются впервые в мире, – для них нужно самостоятельно писать программы. А есть задачи, скажем так, типичные – для них ПО выложено в свободном доступе, например, на интернет-ресурсах университетов мирового уровня. Лаборатория проводит для всех магистрантов технических специальностей ЮУрГУ курсы суперкомпьютерного моделирования, где даются необходимые знания для начала работы с суперЭВМ, в частности для построения виртуальных моделей исследуемых объектов. Для хорошего инженера, который имеет дело с CAE-пакетами, найти общий язык с супервычислителем не проблема: с персонального компьютера задачу можно перенести на «Торнадо ЮУрГУ» – и решить её гораздо быстрее. Для своих исследований, например, для обработки сверхбольших графов, параллельных баз данных, сотрудники Лаборатории суперкомпьютерного моделирования пишут собственные программы – это часть их научной работы.