18 марта 2023, 21:01

Мощности суперкомпьютеров показывали силу государства. Сейчас их используют корпорации и ученые

Кандидат наук Масалович заявил об закате эпохи суперкомпьютеров и рассказал их историю

Современные ученые, а также интернет-корпорации не могут обойтись без суперкомпьютеров, чья мощность в сотни и даже миллионы раз превышает стационарные машины. Ровно 15 лет назад суперкомпьютер проекта «СКИФ» начал работать в МГУ. По предложению ректора Виктора Садовничего машину назвали в честь математика Пафнутия Чебышева. Последняя доступная информация о работе суперкомпьютера вуза датирована 2013 годом. В сообщении говорилось, что по техническим причинам работает только половина вычислительных узлов. Об истории появления суперкомпьютеров и о том, почему их время начинает уходить «360» рассказал президент некоммерческого партнерства разработчиков в области высоких технологий «Консорциум Инфорус», кандидат физико-математических наук и один из пионеров-разработчиков советских и российских суперкомпьютеров Андрей Масалович.

Задача больших вызовов

В 80-е годы прошлого века ученые и военные разных стран выяснили, что существуют задачи, которые требуют огромных вычислительных мощностей. Тогда и начали создавать суперкомпьютеры — системы с мощными процессорами, которые могли давать решения задач. Для них придумали специальные тесты, чтобы сравнивать их возможности друг с другом.

«Изначально это были системы, в которых были более мощные процессоры. Тогда пытались выжать большое быстродействие из чипов, а они сильно грелись. Сейчас в процессорах есть переключатели напряжения, поэтому температура повышается не так сильно, а раньше были переключатели тока. Их охлаждали жидким азотом», — рассказал Масалович.

Викимедиа

Эксперт подчеркнул, что все проверочные тесты суперкомпьютеров в результате превратились в набор задач, которые назвали Grand Challenge — Большой вызов, под которые начали затачивать суперкомпьютеры. Всего в список входило около 100 задач, которые волнуют человечество.

«Там было глобальное моделирование погоды, моделирование ядерной зимы и ядерного взрыва, сверхзвукового и гиперзвукового обтекания. Четверть этих задач предоставляли военные и спецслужбы. В том числе шифровка и дешифровка, чтобы раскалывать какие-то алгоритмы», — рассказал эксперт.

Мощности суперкомпьютеров стали частью оборонного потенциала стран. Тогда же появились первые лидеры: США и Япония. Значительно позже к ним присоединился Китай.

Рекорд России

Только в начале 90-х появилась идея создания процессорных кластеров, когда чипы разных машин соединяли в единую решетку, из которых собирали суперкомпьютеры. При этом число процессоров не ограничивали.

«Мы тоже делали такие многопроцессорные системы, о которых тогда не говорили, и даже конкурировали с американцами. Выпуском занимались заводы в Минске, Пензе и Зеленограде», — рассказал Масалович.

По его словам, тогда в мире появились четкие требования к объемам вычислительной мощности, которыми обладают страны. Но отечественные производители сделать мощнее уже существующих чипов не могли. Поэтому он решил сделать машину на американских процессорах, которые попадали под эмбарго для стран Восточного блока, которым запрещали продавать продукцию с технологиями последних пяти лет.

Викимедиа

«Нам это не мешало летать в космос, строить самолеты и строить атомные ледоколы. Но с процессорами у нас не получалось. Тогда же мы сделали последний советский суперкомпьютер на западных микросхемах АБС 100. Я там был главным конструктором», — отметил Масалович.

Спустя год советско-российскую разработку представили на конференции в Барселоне, где определили новые максимальные показатели вычислительных мощностей. По словам эксперта, представленные суперкомпьютеры должны были продемонстрировать большие возможности по быстроте и мощности действий, чтобы превзойти нарисованную на графике ступеньку.

«У нас получилось так, что наша игрушка ее так плавно обошла и точка появилась сверху. То есть Россия подтвердила статус супердержавы», — пояснил он.

Масалович отметил, что суперкомпьютер разрабатывали для КГБ, но после 1991 года организация исчезла вместе с развалившимся Советским Союзом и АБС 100 передали в народное хозяйство.

О признании успеха своей разработки за рубежом эксперт узнал во время поездки в Японию. Выяснилось, что суперкомпьютер по быстродействию обошел местную машину. Создатели достали из нее материнскую плату и процессор и сделали из них запонки, которые подарили российской делегации.

Закат эпохи суперов

После развала Советского Союза в России начали развивать сразу несколько линий компьютеров. Среди них был «Эльбрус» который Андрей Масалович назвал машиной с хорошей архитектурой, но слабым процессором. Другая команда имела отношения к проекту СКИФ, в машине которого установили более 1000 процессоров. Он даже вошел в рейтинг 100 самых быстрых суперкомпьютеров в мире.

«Россия попадала в этот рейтинг два или три раза. В первый раз, благодаря машине Академии наук, потом было еще два. Сейчас мы там не фигурируем», — отметил Масалович.

МГУ

По оценке эксперта закат суперкомпьютеров начался несколько лет назад после появления «грида» — это сеть разных машин, в которой каждый участник отдает всю мощность своей машины.

«Когда появился биткоин проблема суперкомпьютера исчезла, потому что все научились делать суперкомпьютер из тысяч персоналок добровольных или захваченных. В майнинге решилась еще одна проблема суперкомпьютеров. Участник заметили, что на графических картах стоят специальные процессоры, которые быстрее решают задачи», — рассказал Масалович.

Он пояснил, что изменилось само выстраивание задач: когда человек работает на обычном процессоре расчеты проходят на чипе графической карты. С появлением грида ушла тема привязанного суперкомпьютера к одному месту.

«Сейчас появляется новая игрушка — квантовые компьютеры. Если у создателей что-то получится, то это будет прорыв», — подытожил эксперт.

Суперкомпьютеры сегодня

На сегодняшний день суперкомпьютеры используют для обработки больших объемов данных, предназначенных для решения различных задач. Их скорость определяется по количеству арифметических операций, которые могут достигать нескольких десятков квадриллионов.

Самый мощный в миресуперкомпьютеров принадлежит корпорации Hewlett Packard. Он способен выполнять 1,102 квинтиллиона (единица с 18 нулями) операций в секунду. Машина представляет собой ряды стоек, где стоят графические процессоры и серверами памяти. Охлаждают систему специальные насосы, которые прогоняют более 2,2 литров воды в минуту.

Викимедиа

На втором месте по мощности находится суперкомпьютер из японского научно-исследовательского института «Рикен». Его скорость 442 биллиарда (один10 в 15-й степени) операций.

Замыкает тройку суперкомпьютер консорциума LUMI — это предприятие ряда стран 12 стран Евросоюза, чья штаб квартира и дата-центр расположены в финском городе Каяни. За секунду эта машина способна проводить 550 миллионов миллиардов операций. Но его главное отличие — экологичность. Накопленное процессами тепло идет на обеспечение города, а энергию он получает от гидроэлектростанции.

Три суперкомпьютера есть у российского «Яндекса». Их используют для машинного обучения. Каждый из них получил имя российского ученого. В мировом рейтинге «Червоненкис» названный в честь крупнейшего теоретика машинного обучения находится на 19-м месте. Он выполняет 21 530 триллионов операций в секунду.

«Яндекс»

На втором месте в российской компании и на 36-м в мировом рейтинге расположился суперкомпьютер «Галушкин», названный в честь исследователя нейросетей. Его мощность 16 020 триллионов операций в секунду.

Последний суперкомпьютер «Яндекса» носит имя математика Алексея Ляпунова. Он занимает 40-ю строчку мирового рейтинга и способен выполнять 12 810 триллионов операций в секунду.

Технологии