Ведущие страны мира используют и совершенствуют возможности суперкомпьютеров для решения особо сложных задач науки, образования, экономики, для формирования долгосрочных прогнозов, в том числе в области метеорологии и экологии, с целью обеспечения национальной безопасности.

В последнее десятилетие произошли заметные сдвиги в организации научного процесса: вследствие широкого внедрения вычислительной техники заметно усилилось направление компьютерного моделирования и численного эксперимента, что позволяет значительно повысить эффективность процессов научного и технологического поиска. Стало возможным моделировать сложные биологические структуры, имитировать взаимодействия систем, состоящих из колоссального количества микро-, нанообъектов, молекул и атомов, анализировать возможные способы их взаимодействия и результаты таковых, прогнозировать глобальные атмосферные явления и т.д.

Суперкомпьютеры сегодня – это кластерные серверы с несколькими десятками, сотнями и даже тысячами процессоров, работа которых строится на одновременном выполнении задач, специально разделенных между собой в общей структуре исполнения программ, поскольку именно это необходимо для повышения быстродействия при получении итогового результата. Такой способ организации называется параллельными вычислениями. Эта отрасль программирования подразумевает разделение задач (распараллеливание) на множество потоков. Сегодня они наиболее актуальны для суперкомпьютеров из списка ТОР500, но уже в недалеком будущем станут рядовым делом для пользователей настольных компьютеров.

Высокопроизводительные вычисления (High Performance Computing, HPC) — это раздел прикладной информатики, занимающийся в основном поиском путей решения задач, требующих большого количества вычислительных ресурсов и параллельных вычислений. Поддерживая более 75% систем из мирового списка ТОП 500, корпорация Intel предлагает полный набор средств и компонентов для решения задач в области высокопроизводительных вычислений.

Важно отметить, что в России высокопроизводительные вычисления развиваются очень активно. Именно в этой отрасли наша страна может стать одним из мировых лидеров. Но для этого требуются серьезные усилия и финансовые вложения и, прежде всего, участие государства. Ни одна коммерческая структура не способна на координацию столь масштабных действий. Очевидно, активное участие в этом должно принимать научное сообщество, следует разработать специальную программу по коммерциализации результатов НРС.

Важная сфера применения HPC – нанотехнологии. Для того, чтобы завтра можно было создавать и использовать новые нано-материалы и продукты на их основе, сегодня надо создать их математические модели и провести компьютерный анализ новых материалов. С учетом количества рассчитываемых элементов в моделях наноматериалов (от миллионов до миллиардов), их взаимодействия между собой и вариантов использования единственным способом является применение мощных вычислительных ресурсов.

История высокопроизводительных вычислений в России за последние 3 года:

Россия совершила стремительный рывок в области развития как высокопроизводительных вычислений, так и их инфраструктуры – строительстве суперкомпьютеров, создании Центров компетенции в области высокопроизводительных вычислений. Начаты работы по подготовке специалистов и переподготовке научных работников и потребителей в промышленности, и очевидно, что это только начало пути.

Данные на октябрь 2009 года:

• Общая производительность крупнейших 50 высокопроизводительных систем России составила 520ТФЛОПС (8 из 10 ти первых систем реализованы на архитектуре Intel), рост производительности с 2006 года составил 14,3 раза (36,3ТФЛОПСа в 2006 году).
• Размер крупнейшей системы в стране – 95ТФЛОПС. Это кластер в Межведомственном Суперкомпьютером Центре РАН, который создан на основе четырехъядерных процессоров Intel® Xeon® 54×x.
• На втором и третьем месте – МГУ с 60ТФЛОПС (Intel® Xeon® 54×x) и РНЦ Курчатовский Институт с 34ТФЛОПСами (Intel® Xeon® 53×x).
• 5 крупнейших высокопроизводительных систем вошли в список TOP500 от России в июне 2009.
• Крупнейшая система в промышленности – 14,3ТФЛОПСа установлена на НПО Сатурн (Intel Xeon 53×x).

Причем все эти три крупнейших центра (МСЦ, МГУ, РНЦ Курчатовский институт) планируют расширение своих систем к ноябрьскому списку TOP500. Так в начале этого года в МГУ начат проект строительства системы на 500ТФЛОС (на основе Intel® Xeon® 55×x). Как результат этих усилий в будущем году мы можем ожидать примерного удвоения мощности систем в России и пересечения рубежа в 1ПФЛОПСа (1015 операций с плавающей запятой в секунду).

За 2006–2009 годы многие крупнейшие ВУЗы и научные учреждения страны создали Центры компетенции по вопросам высокопроизводительных вычислений вместе с вендорами оборудования. Так Intel имеет 5 Центров компетенции (МГУ, ННГУ, НГУ, Росгидромет, ЮУрГУ), НР, SUN и IBM имеют по одному Центру.

Поддержка сообщества HPC является высокоприоритетной задачей в деятельности Intel в России. Начиная с 2004 года, Intel поддерживает и является спонсором серии ежегодных всероссийских конференций «Научный сервис в сети Интернет», посвященной вопросам параллельных научных вычислений.

Intel поддерживает и является спонсором основанных в 2007 году ежегодных Международных научных конференций «Параллельные вычислительные технологии», посвященных развитию и применению параллельных вычислительных технологий в различных областях науки и техники.

Корпорация Intel регулярно проводит научно-практические семинары по обсуждению вопросов параллельных вычислений и является организатором ежегодных симпозиумов «Высокопроизводительные вычисления».

Intel совместно с государственной корпорацией РОСНАНО провела 2 конкурса по поиску лучших команд в области высокопроизводительных вычислений в 2008 и 2009 году (подано 35 и 41 работа соответственно). Итоги конкурса подводились на Первом и Втором Международном Форуме по нанотехнологиям соответственно.

Подготовлено по материалам корпорации Intel