В конце января в Уфимском государственном авиационном техническом университете (УГАТУ) состоялась презентация суперкомпьютера, призванного вывести учебный процесс и научно-исследовательскую работу этого вуза на качественно новый уровень. Исполнителем проекта стала компания “АйТи”, предложившая решение на базе технологий IBM. В создании кластерной системы также приняли участие специалисты Cisco и Rittal, а консультационную поддержку оказали эксперты компаний Intel и “Т-Платформы”.
Данное событие, с одной стороны, примечательно тем, что является еще одним подтверждением складывающейся в нашей стране тенденции к приобретению гражданскими учреждениями сверхмощных вычислительных систем. А с другой – уфимский опыт позволяет ознакомиться со спецификой ведения серьезных ИТ-проектов, когда организаторам и заказчикам приходится сталкиваться не только с техническими трудностями, но и с рядом сопутствующих проблем.
Образовательная программа УГАТУ
Несмотря на то что в Уфе проживает немногим более миллиона человек, УГАТУ является крупным учебным заведением даже по столичным меркам — 20 тыс. студентов, семь факультетов, 65 кафедр, 6 филиалов. Впрочем, дело, разумеется, не в фактических размерах. Университет постоянно сотрудничает с крупнейшими предприятиями авиационной отрасли, а его научными разработками пользуются очень серьезные непрофильные коммерческие заказчики, что является более существенным показателем интеллектуальной состоятельности вуза.
В отношении уровня подготовки кадров по ИТ-специальностям этому учебному заведению, по всей видимости, точно можно не беспокоиться. Как иронично отметил его ректор Мурат Гузаиров, не реже одного раза в неделю ему приходится отвечать на запросы компетентных органов, интересующихся характеристикой какого-либо студента, проникшего ради спортивного интереса в закрытые компьютерные сети.
Так или иначе, победу УГАТУ в конкурсе инновационных образовательных программ вузов, проведенном Министерством образования и науки России в рамках приоритетного национального проекта “Образование”, вполне можно считать закономерной и заслуженной. По итогам этого конкурса университет получил право воспользоваться в 2007—2008 гг. 583 млн. руб. из федерального бюджета, но обязался привлечь 125 млн. дополнительных инвестиций из собственных внебюджетных средств. Из этой суммы на покупку и установку суперкомпьютера ушло порядка 130 млн. Остальные деньги будут израсходованы на другие элементы образовательной программы: проектирование и эксплуатацию двигательных энергоустановок, применение высоких технологий в двигателестроении, использование ERP-систем в управлении производством, проектирование гидромеханических систем и их автоматики, а также на проектирование и эксплуатацию мехатронных станочных систем, оптических и межспутниковых коммуникаций.
Как отметили участники презентации, в России для научно-исследовательских организаций иметь в своем распоряжении суперкомпьютер сейчас становится модным и престижным, благо проблема финансирования в наши дни стоит не столь остро. По словам генерального директора компании “АйТи” Тагира Яппарова, только в образовательной среде ему известно не менее десяти проектов, для которых отечественные вузы в данный момент закупают сверхмощные вычислительные системы. Правда, насколько оправданны амбиции этих организаций в каждом конкретном случае — вопрос отдельный. По мнению проректора по информатизации УГАТУ Руслана Хисамутдинова, очень хорошим показателем является средняя 70-процентная загрузка суперкомпьютера. Однако чтобы добиться такого показателя для машины, способной выполнять триллионы вычислительных операций в секунду, требуются весьма масштабные задачи. У большей части новоиспеченных владельцев таковых просто нет. (Из неформального общения с экспертами и коллегами-журналистами, специализирующимися на данной теме, выяснилось, что УГАТУ к таковым не относится и система точно приобретена не для красоты.)
По словам г-на Хисамутдинова, суперкомпьютеры в его вузе используются достаточно давно — с 2000 г. Процесс горения газов имеет некую общность с течением вязких жидкостей, поэтому о простое систем речи никогда не шло — для свободных вычислительных мощностей всегда находились задачи, решение которых готовы были финансировать компании нефтяной промышленности, а крупнейшим заказчиком традиционно выступал небезызвестный ЮКОС.
По уверению Руслана Хисамутдинова, новая многопроцессорная система без работы тоже не останется. Основные расчеты будут проводиться в области газовой динамики для Уфимского моторостроительного производственного объединения, ну а вторым поставщиком масштабных задач по вполне понятным “эволюционным” причинам станет компания “Роснефть”. Впрочем, как подчеркнул г-н Хисамутдинов, на суперкомпьютере УГАТУ найдется место и для других проектов — как внутренних, так и предложенных со стороны. Поэтому, если кому-то захочется смоделировать ядерный взрыв в научных целях или обсчитать 3D-анимацию для четвертого “Шрека”, вуз встретит их с распростертыми объятьями.
Что касается образовательного процесса, то на нем запуск новой системы отразится лишь косвенным образом. По мнению руководства, задействовать мощности суперкомпьютера имеет смысл только в том случае, если обычный компьютер не справляется с требуемым объемом вычислений на протяжении более чем двух недель непрерывной эксплуатации. Все остальное — нецелевое использование. Так что лабораторные работы студенты будут, как и раньше, проводить на учебных “персоналках”, хотя и не исключается, что возможности суперкомпьютера станут привлекать для реализации курсовых проектов, которые являются частью более серьезных разработок.
Суперкомпьютеризация страны
Как уже было сказано, суперкомпьютеры сегодня — это модно и престижно. Причем не только для организаций, которые ими непосредственно владеют, но и для всего государства в целом. Как отмечает руководитель отдела серверов стандартной архитектуры IBM System x Алексей Шелобков, количество имеющихся в стране сверхмощных вычислительных систем является косвенным свидетельством того, насколько уверенно она себя чувствует в области науки и техники.
Что ж, если доверять этому показателю, то можно сделать вывод, что потенциал России за последнее время существенно вырос. Два раза в год ведущие эксперты США по суперкомпьютерам из Государственного научно-исследовательского вычислительного центра Министерства энергетики и университетов Мангейма и Теннесси составляют рейтинг 500 мощнейших машин мира (Top 500) по их максимальной производительности, измеряемой в терафлопсах (триллионах операций с плавающей запятой в секунду). Так вот, если в ноябре 2006-го в этом рейтинге присутствовала только одна наша система, то в июне 2007-го — уже четыре, а в последнем топ-листе, составленном в ноябре прошлого года, — сразу семь, что позволило России занять девятое место (разделив его со Швейцарией и Швецией).
Безусловным лидером Top 500 традиционно являются США. Сейчас они представлены в списке 283 системами. Правда, их ближайшие конкуренты — Великобритания и Германия — располагают всего 48 и 31 суперкомпьютером соответственно, так что с учетом вышеупомянутой тенденции наша страна вскоре может занять в Top 500 одну из верхних строчек.
Самым мощным компьютером в мире на данный момент является американская система BlueGene (IBM), чья расчетная пиковая производительность превышает 580 Тфлопс. Возможности суперкомпьютера УГАТУ существенно скромнее — 20 Тфлопс. Впрочем, даже этого достаточно, чтобы почти наверняка попасть в первую сотню ближайшего июньского мирового рейтинга.
По словам Тагира Яппарова, представленная в Уфе система сейчас самая мощная среди используемых в отечественных гражданских учреждениях, хотя это лидерство и не продлится долго. Уже летом должен быть запущен в эксплуатацию суперкомпьютер на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ им. М. В. Ломоносова, и его производительность превысит 27 Тфлопс.
Специфические трудности
Реализация проекта по созданию и запуску сверхмощной вычислительной системы — задача весьма сложная и трудоемкая, а проблемы, как водится, возникают там, где их меньше всего ждут. Как отметил Мурат Гузаиров, сама настройка суперкомпьютера, состоящего из 266 блейд-серверов, заняла не слишком много времени. Гораздо дольше длились монтаж элементов инфраструктуры (силовых кабелей, установок охлаждения и пр.) и инженерные работы по укреплению перекрытий здания — масса только вычислительного кластера превысила пять тонн, поэтому первая попытка установить систему закончилась тем, что пол не выдержал нагрузки.
Также, отмечает Руслан Хисамутдинов, существенных усилий потребовала переподготовка кадров. Новый суперкомпьютер так или иначе затронет очень многих сотрудников университета, поэтому при содействии “АйТи” им пришлось провести обучение порядка 600 человек.
Ну и отдельного внимания заслуживают проблемы совсем уже не технического плана. По свидетельству Руслана Хисамутдинова, после победы в конкурсе главной сложностью для него стало скрупулезное следование букве федерального закона № 94 (о размещении заказов на поставки товаров, выполнение работ, оказание услуг для государственных и муниципальных нужд). Как утверждает г-н Хисамутдинов, к нему регулярно приходили люди (в погонах и без оных) и начинали настаивать на том, что в вопросах создания сверхмощных вычислительных систем ни в коем случае нельзя ориентироваться на решения компании IBM, которая суперкомпьютеры делать якобы не умеет. И на самом деле нужно брать оборудование такое-то и закупать его у тех-то. Когда этим визитерам демонстрировался рейтинг Top 500, где большая часть систем построена на технологиях именно IBM, они обычно удалялись, но через некоторое время приходили опять — с новой аргументацией.
Так или иначе, администрации удалось справиться с трудностями, запуск компьютера состоялся, и на тестовых испытаниях он уже успел продемонстрировать пиковую мощность в 15,7 Тфлопс.
Остается надеяться, что начавшийся самый сложный с технической точки зрения этап — адаптация задач под систему и поиск задач новых — пройдет успешно. И уж во всяком случае те проблемы, с которыми УГАТУ неизбежно придется столкнуться, будут носить сугубо рабочий характер.
