Суперкомпьютерные технологии – Дальнему Востоку

В Дальневосточном федеральном университете организован Научно-образовательный центр (НОЦ) «Суперкомпьютерные технологии – Дальний Восток». Центр создан для подготовки, переподготовки и повышения квалификации специалистов в области суперкомпьютерных технологий (СКТ) и специализированного программного обеспечения, проведения научных исследований, эффективного использования инновационного потенциала университета в области стратегических информационных технологий.

НОЦ «СКТ–Дальний Восток» входит в систему Научно-образовательных центров суперкомпьютерных технологий (НОЦ СКТ), объединяющую группу центров, расположенных в федеральных округах России. Эти центры созданы на базе структурных подразделений учреждений высшего профессионального образования, входящих в Суперкомпьютерный консорциум университетов России, которые обладают значительным опытом выполнения научно-исследовательских работ и ведения образовательной деятельности в области СКТ.

Как рассказал директор Института прикладной математики ДВО РАН, член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, профессор, руководитель образовательных программ «Прикладная информатика», «Прикладная математика и информатика» Школы естественных наук ДВФУ Михаил Александрович ГУЗЕВ, основанием для создания НОЦ «СКТ–Дальний Восток» является проект Комиссии Президента РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России «Создание системы подготовки высококвалифированных кадров в области суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения».

М.А. Гузев Альбом: Математики, вычислители, физики

Проект НОЦ СКТ стартовал 23-го декабря 2008 года, когда на заседании Союза ректоров России Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского, Томский государственный университет и Южно-Уральский государственный университет подписали соглашение о создании общественной некоммерческой организации «Суперкомпьютерный консорциум университетов России». Позднее к ним присоединился Национальный исследовательский Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики. Сейчас пришло время Дальневосточного федерального университета.

Суперкомпьютерные и грид-технологии (технологии использования вычислительных мощностей множества простых серверов, позволяющих управлять ими как единым целым) и, в частности, параллельные вычисления, относившиеся к области деятельности узкого круга технических специалистов, приобрели сегодня массовый характер, что обострило проблему оперативной подготовки квалифицированных кадров – классическая форма высшего образования, к слову, ориентированная на ЭВМ с последовательным выполнением операций, с этой задачей уже не справляется. Образование консервативно, как и многие человеческие привычки, оно сопротивляется попыткам произвести быстрые и существенные изменения. Поэтому Консорциум избрал основными направлениями своей деятельности: внедрение суперкомпьютерных технологий в российском образовании, науке и промышленности, координацию взаимодействия вузов России, коммерческих компаний и промышленных предприятий, подготовку специалистов, повышение квалификации и переподготовку кадров в области суперкомпьютерных технологий, содействие развитию сети высокоэффективных суперкомпьютерных центров в России.

В нынешнем году реализация этого проекта активно пошла в Дальневосточном федеральном округе, в частности, в ДВФУ совместно с ДВО РАН и вузами городов Якутска, Хабаровска, Комсомольска-на-Амуре.

НОЦ «СКТ–Дальний Восток» сформирован на базе Школы естественных наук ДВФУ. Его основные цели сосредоточены на обеспечении подготовки, переподготовки и повышения квалификации специалистов, в том числе, высшей квалификации, по приоритетным и перспективным направлениям суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения. Деятельность центра базируется на новейших научных достижениях и обеспечивается повышением эффективности научных исследований в результате объединения усилий и ресурсов его участников. Она направлена на осуществление инновационной деятельности в научной и образовательной сферах совместно с организациями науки, промышленности и бизнеса.

«Прорыв» в вычислениях на ЭВМ

– Сейчас создают все более производительные ЭВМ, так ли уж нужны такие новые подходы, как параллельные вычисления и прочие суперкомпьютерные технологии? – обращаюсь с вопросом к Михаилу Александровичу.

Альбом: Математики, вычислители, физики

– Помните первую выставку фирмы «Оливетти» в здании Президиума ДВО РАН в 80-х годах прошлого века? Какой был интерес у людей к первым появившимся персональным компьютерам, созданным на процессоре i286! За эти годы производительность микропроцессоров выросла на несколько порядков. Производители процессоров постоянно увеличивали тактовую частоту, так что на новых процессорах старые однопоточные приложения исполнялись быстрее без каких либо изменений в программном коде. Сейчас по разным причинам активно развиваются многоядерные архитектуры, что позволяет использовать параллельные вычисления. Однако для получения всей выгоды от возросшей производительности процессоров программы должны быть переписаны соответствующим образом. Замечу, что по фундаментальным причинам это возможно не всегда.

Поэтому возник разрыв между возможностями, которые предоставляет вычислительная техника, и способностью научного, учебного и бизнес-сообществ реализовать на практике эти возможности. Фактически компьютерному, информационному образованию России был брошен вызов, на который в первое время не нашлось адекватного ответа. Поэтому этот проект, НОЦ СКТ, обязательно должен быть выполнен.

В ДВО РАН, в частности в Институте автоматики и процессов управления, Тихоокеанском океанологическом институте и Институте прикладной математике есть хороший научный опыт, решения программистских и предметных проблем, который можно и нужно перенести в сферу образования. Но, как говорится, «узок круг этих революционеров». Кроме того, чтобы далее развивать суперкомпьютерные технологии в рамках Отделения, нужна подпитка этого направления не единичными персоналиями молодых специалистов, а достаточно многочисленным потоком выпускников ДВФУ.

– Сталкивались ли вы с организационными трудностями при создании НОЦ «Суперкомпьютерные технологии – Дальний Восток»?

– Действительно, реализация нашего проекта оказалась непростой задачей, но ее решение преследует общегосударственные интересы, оно направлено на согласование интересов ведущих вузов Дальнего Востока. Проект неоднократно обсуждался с ректором ДВФУ Владимиром Владимировичем Миклушевским, был активно им поддержан, поэтому разработанные нами документы получили административную поддержку на всех уровнях. А научные, образовательные задачи мы и сами неплохо решаем.

Системы, основанные на интеграции

Идеи – идеями, но, как говорится, чтобы стать материальной силой, они должны овладеть массами. Обеспечит донесение идей до пытливых студенческих умов доктор технических наук, профессор кафедры прикладной математики, механики, управления и программного обеспечения, руководитель образовательной программы «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем» Ирина Леонидовна АРТЕМЬЕВА, которая будет выполнять функции исполнительного директора НОЦ СКТ.

И.Л. Артемьева  Альбом: Математики, вычислители, физики

Ирина Леонидовна – выпускница Дальневосточного государственного университета, ученица доктора физико-математических наук, профессора, главного научного сотрудника Института автоматики и процессов управления ДВО РАН Александра Сергеевича Клещёва. После окончания ДВГУ по распределению работала у А.С. Клещёва в лаборатории алгоритмических основ искусственного интеллекта в Институте автоматики и процессов управлении. Сейчас это лаборатория интеллектуальных систем. Научные интересы Ирины Леонидовны связаны с разработкой систем, основанных на знаниях. В 2009 году она успешно защитила докторскую диссертацию по теме: «Многоуровневые модели предметных областей и их использование при создании систем, основанных на знаниях». Много лет она постоянно работает со студентами. В настоящее время является штатным профессором ДВФУ.

– НОЦ, который мы создаем, преследует две цели, – рассказывает Ирина Леонидовна. – С одной стороны, это образовательный проект. Вместе с тем он направлен на интеграцию научных, образовательных учреждений и предприятий бизнеса.

В соответствии с целями и задачами системы НОЦ, ДВФУ заключит необходимые соглашения с ДВО РАН, заинтересованными предприятиями и организациями. Эти соглашения направлены на обеспечение конструктивного взаимодействия по развитию суперкомпьютерного образования в нашем регионе. Мы открыты также для сотрудничества с заинтересованными территориальными органами власти и территориальными органами образования.

Недавно мы провели переговоры с ООО «Rhonda ltd», компанией, специализирующейся на разработке программных продуктов и часто спонсирующей профильные мероприятия ДВФУ. В компании работает много выпускников университета, поэтому мы легко достигаем взаимопонимания по обсуждаемым вопросам. У «Rhonda ltd» много задач, решение которых требует использования современной вычислительной техники, суперкомпьютерных технологий, поэтому ее сотрудники нацелены на сотрудничество с НОЦ.

Вторая компания, с которой были проведены предварительные переговоры, – это Дальневосточный филиал компании «Мегафон» – один из лидеров компаний-операторов сотовой связи. Как и «Rhonda ltd», «Мегафон» использует суперкомпьютерные технологии. У них все вычислительные системы – распределенные. Даже ваш мобильный телефон – сложное высокотехнологичное устройство. Это не только радио-приемо-передатчик, но и микрокомпьютер. Он постоянно находится на связи с базовыми станциями оператора. Причем сразу со всеми от кого имеет возможность уловить радиосигнал.

К слову, Интернет можно рассматривать как сеть компьютеров, которая может быть превращена в единый, практически не ограниченный вычислительный ресурс, в этом смысле все технологии создания распределенных приложений здесь вполне уместны.

В ближайших планах – проведение переговоров с Примгидрометом. Прогнозирование погодно-климатических условий требует применения компьютеров с огромной вычислительной мощностью. Кроме того, без использования современных вычислительных технологий даже на лучших ЭВМ успешно решать климатические задачи не удастся. Поэтому мы с оптимизмом смотрим на возможность сотрудничества.

Что касается ДВО РАН, то Институт автоматики и процессов управления и Институт прикладной математики, располагающие суперкомпьютерными кластерами и высокопрофессиональными научно-педагогическими кадрами, уже активно участвуют в обеспечении учебного процесса. С другими институтами мы планируем сотрудничать как с продвинутыми пользователями. К примеру, опыт использования суперкомпьютерных технологий Тихоокеанским океанологическим институтом для решения предметных задач – один из передовых.

– Надеемся на сотрудничество с Институтом химии, директор которого – академик Валентин Иванович Сергиенко – одновременно является директором Школы естественных наук ДВФУ, – продолжает Ирина Леонидовна. Институт химии, как и Тихоокеанский институт биоорганической химии – активные пользователи суперкомпьютерного кластера. В ближайших планах – привлечь к совместным работам Тихоокеанский институт географии, Институт биологии моря. Несколько позже – другие институты.

И.Л. Артемьева  Альбом: Математики, вычислители, физики

Высокопроизводительные вычисления могут быть использованы для предсказательного моделирования при проведении фундаментальных и прикладных исследований в геофизике, гидродинамике, акустике, квантовой химии, биохимии, океанологии, морской биологии, при оптимизации перевозок на транспорте и в других областях.

Научно-образовательный центр «Суперкомпьютерные технологии – Дальний Восток» привлечет талантливую студенческую молодежь к новому, яркому, необычному и перспективному направлению в теории и на практике.

Суперкомпьютерные технологии, уже сегодня активно используемые во многих областях жизни, совсем скоро станут необходимым инструментом для науки, промышленности, образования и для общества в целом. Они позволят получить качественно новые знания и мотивируют развитие науки, дополняя теорию и экспериментальные методы новыми вычислительными подходами к исследованиям. Эти технологии принципиально важны для развития высокотехнологичного общества, а развитие их самих должно стать предметом заботы государства, как, например, транспортная инфраструктура, оборона, образование или освоение космоса.

В свое время классик сказал: «Потребности промышленности двигают развитие науки вперед быстрее, чем десяток университетов». Сегодня суперкомпьютерные технологии – естественная потребность развития научного потенциала и экономики Дальнего Востока.