Власти Европы, стремясь создать самую динамичную в мире экономику, базирующуюся на знаниях, намерены активно развивать grid-сети нового поколения. Для так называемых виртуальных организаций, где все вычислительные ресурсы доступны по запросу через сеть, будет подготовлена специальная операционная система XtreemOS, доступная в исходных текстах. Она основывается на ядре Linux и дополняет его функциями поддержки grid-технологий. Виртуальную организацию можно построить уже сегодня на базе общедоступного пакета Globus, однако Евросоюз, недовольный активным участием в этом проекте американских организаций, решил создать полностью “европейский” дистрибутив, хотя в его создании уже пожелали поучаствовать китайские научные структуры.

Подобные технологии сегодня остро востребованы. Так, исследовательское подразделение корпорации Microsoft в рамках проекта The Latin American Collaborative Research Federation выделило миллион долларов на создание “виртуального института”, который объединит ресурсы латиноамериканских университетов, нацеленные на развитие экономики знаний. Преподавателям и студентам будет предоставлена онлайновая площадка для общения, обучения и ведения совместных научных проектов. А национальный научный фонд США выбрал фирму BBN Technologies для обслуживания проекта Global Environment for Network Innovations (GENI), который обеспечит американских ученых сетью для совместного проведения экспериментов. Специалисты из BBN называют ее новым Интернетом, хотя в отличие от глобальной Сети система GENI ближе к виртуальным grid-платформам, объединяющим множество распределенных компонентов на разных компьютерах. В ближайшие четыре года на GENI ежегодно будет выделяться по 2,5 млн. долл.

Fujitsu, Hitachi и NEC создадут суперкомпьютер производительностью 10 петафлопсов.

Министерство энергетики США запустило первый сегмент оптической сети ESnet4 (два канала по 10 Гбит/с), которая в перспективе объединит 50 тыс. научных сотрудников самого министерства и 18 тыс. специалистов из университетов, государственных и частных структур. Ожидается, что по ESnet4 ежегодно будут передаваться петабайты экспериментальных данных. Кроме того, данная сеть будет состыкована с высокоскоростной системой Internet2, объединяющий сотни американских университетов и организаций. Консорциум, ответственный за развитие Internet2, объявил о намерении расширить общедоступную архитектуру промежуточного слоя shibboleth, предназначенную для авторизации и аутентификации клиентов Internet2, поддержкой технологий Microsoft Windows CardSpace и совместимых с ней решений. Технология Shibboleth базируется на языке Security Assertion Markup Language, а пользуются ею 20 млн. человек в Сети и Internet2.

Grid-технологии востребованы, конечно, не только учеными. Недаром в английском университете г. Сандерленда усилиями компаний Dell и Cisco разворачивается grid-сеть, которая предложит высокопроизводительные ресурсы по доступной цене малым и средним компаниям. При этом она отличается оригинальной экологичной архитектурой: не требует воздушного охлаждения и характеризуется пониженным потреблением энергии.

Тенденцию перехода от монолитных решений к распределенным вычислительным сетям на базе недорогих серверов отмечает альянс Mainframe Migration Alliance (MMA), образованный в 2004 г. и поддерживающий компании, переходящие с унаследованных систем к более передовым. Недавно к нему присоединилась юбилейная сотая организация. Однако рекордных показатеей производительности можно достичь разными способами. Так, японская государственная исследовательская структура Riken назвала компании, которые будут участвовать в создании самого быстрого в мире суперкомпьютера для министерств образования, науки и технологий. Неожиданностей не произошло — к работам привлечены корпорации Fujitsu, Hitachi и NEC. Бюджет проекта составляет 948 млн. долл., а передовой комплекс, объединяющий скалярную и векторную архитектуры, должен заработать уже в марте 2009-го. Он будет задействован в первую очередь в нано- и биоисследованиях. Обещается, что его производительность составит 10 петафлопсов, хотя не обязательно в универсальном тесте Linpack (вполне возможно, в каком-либо специализированном испытании).

Новая версия пакета Sun Studio поддерживает параллельное программирование.

Исследователи по всему миру активно движутся к петафлопсным рубежам. Этой весной японские разработчики из института физико-химических исследований и корпорации NEC сообщили, что научились управлять кубитами (базовыми элементами квантового компьютера), а уже в июне их коллеги из голландского технологического университета г. Дельфт добились схожего результата. В ходе нанотехнологических исследований они задействовали пару кубитов для проведения логической операции управляемого отрицания, на основе которой можно реализовывать любые другие виды арифметико-логических вычислений.

Тенденция, упомянутая MMA, конечно, существует, однако этот альянс был создан при участии Microsoft и по понятным причинам пропагандирует “легкие” решения. Архитектуры, отличные от grid, в немалом числе случаев по-прежнему выбираются как наиболее продвинутые. Так, НАСА решило внедрить суперкомпьютер IBM System p575+ для изучения перспективности этой платформы в решении инженерных и научных задач — проектировании космических кораблей, моделировании погоды, астрофизических приложениях. Пиковая производительность комплекса из 640 узлов составит 5,6 Тфлопс. В дальнейшем НАСА проведет еще три этапа определения оптимальной платформы, которая в конечном итоге заменит нынешнюю систему Columbia на базе компьютеров SGI Atlix с общей производительностью 51,9 Тфлопс. Однако SGI не исключается из числа партнеров космического агентства. Наоборот, портфель заказов от НАСА и других федеральных структур США на ее серверы, рассчитанный на период до 2014 г., достиг 5,6 млрд. долл. В частности, высокопроизводительные решения SGI будут поставляться в четыре центра космических исследований, и эта компания остается в НАСА единственным подрядчиком высокого класса по мощным серверам.

Grid-технологии наиболее эффективны при решении задач, которые можно разбить на множество независимых потоков. Например, этой весной объединенная группа ученых из швейцарского университета г. Лозанны, Боннского университета и японской компании NTT завершила 11-месячный проект по разложению на простые множители числа длиной 307 знаков (2 в степени 1039 минус 1), которое само подозревалось в “простоте”. Первые полгода ушло на отбор подходящих простых чисел, а оставшееся время — на решение полученной матрицы. Это число было крупнейшим из известных, которое сложно разложить на множители, потому что оно похоже на так называемые простые числа Мерсена, степени двойки без единицы. По этой причине оно привлекало особый интерес криптологов — ведь техника разложения чисел на множители заложена в основу алгоритма шифрования RSA, популярная реализация которого с 1024-битным ключом оказалась в результате скомпрометированной. Ученые предполагают, что взломать ее можно за один год. А исследователи математического факультета филадельфийского университета Темпла на днях заявили, что новые технологии линейного криптоанализа способны ослабить алгоритмы шифрования AES.

Ключевую роль в распределенных вычислительных проектах играет, конечно, не столько “железо”, сколько прикладное ПО. Однако создание эффективных приложений для параллельных архитектур остается сложной задачей, а профессия программиста параллельных программ, судя по всему, не станет массовой еще много лет. Поэтому создатели инструментальных пакетов серьезное внимание уделяют автоматизации такого процесса, причем подчас с привлечением экзотических концепций. Например, французская компания GPU-Tech выпустила набор библиотек Ecolib, который позволяет перенести часть вычислений на процессор графической платы. Современные графические чипы давно превосходят по производительности обычные процессоры, но только в конкретных видах вычислений, и Ecolob автоматически выделяет части кода С++, которые можно успешно портировать на многоядерный графический сопроцессор. Как утверждают авторы Ecolib, в задачах линейной алгебры, обработки изображений и сигналов достигается десятикратное увеличение скорости работы программ без модификации основного алгоритма.

Выпускаются и более традиционные решения. Так, в июне стал доступным новый дистрибутив для разработчиков Solaris Express Developer Edition, основанный на пакете OpenSolaris. Он включил помимо ОС Solaris платформу Java, приложения Web 2.0 и набор продуктов, оптимизированных для многоядерных архитектур (x86 и Sun UltraSparc). В комплект поставки включена существенно переработанная система программирования Sun Studio 12, ориентированная на разработку параллельных приложений на Си, С++ и Фортране с поддержкой спецификации OpenMP 2.5. Она дополнена немалым числом функций, упрощающих отладку параллельных приложений. А Java-программистам придется по душе обновленная среда NetBeans 5.5.