«Информационный взрыв», произошедший в ХХ веке, вызвал необходимость обработки громадного количества данных. Как показала практика, традиционные способы для этого уже не годились. Это привело к возникновению мощных вычислительных систем — суперкомпьютеров. До недавнего времени такие системы были в 31 стране мира. На них моделируют ядерные взрывы и физические процессы в атомных реакторах, проводят виртуальные аэродинамические испытания новых самолетов и автомобилей, экономя таким образом миллионы долларов. Супермашины используются для мониторинга окружающей среды и прогнозирования стихийных бедствий, что обходится в среднем в 15 раз дешевле, чем ликвидация их последствий. В Японии, к примеру, после создания такой системы количество жертв стихийных бедствий уменьшилось на порядок. Суперкомпьютер NEC Earth- Simulator стоимостью около 400 миллионов долларов, который долгое время был самым мощным в мире, специально построили для изучения изменений климата в мировом масштабе. С помощью таких систем рас шифровывают человеческий геном и разрабатывают новые лекарства, создают современные спецэффекты в кино, обрабатывают огромные базы данных. Суперкомпьютеры используют для расчетов в физике, химии, астрономии, метеорологии, биологии, медицине... Отдельная сфера использования «умных машин» — оборона и безопасность. Дважды в год, начиная с 1993-го, университеты Мангейма (Германия) и Тенесси (США) составляют список, Tоp-500, куда входят самые мощные суперкомпьютеры мира. На сегодняшний день первое место в этом списке занимает 32768- процессорный IBM BlueGene стоимостью около $100 млн., построенный для министерства энергетики США.
Недавно Украина сделала серьезную заявку на вступление в элитарное сообщество стран, имеющих суперкомпьютеры. В Институте кибернетики НАНУ им. В. М. Глушкова состоялась презентация отечественных многопроцессорных вычислительных систем СКИТ-1 и СКИТ-2. Это событие можно назвать большим шагом в развитии в нашей стране информационного общества.
В свое время Украина могла гордиться достижениями своих ученых-кибернетиков. Именно у нас в 1951 году построили первую в СССР и континентальной Европе ЭВМ. В структуре АН Украины был создан Институт кибернетики. Ученые института разрабатывали ЭВМ для промышленности, флота, авиации, энергетической, ракетно-космической и многих других отраслей. Возникла и развивалась микроэлектронная промышленность. Еще в 70-х годах прошлого века один из «отцов» кибернетики В. М. Глушков выдвинул идею так называемого «макроконвейерного компьютера», предшественника нынешних многопроцессорных систем. В конце 80-х идея была воплощена в уникальном, не имевшем аналогов в мире комплексе ЕС-1766 производительностью около 200 миллионов операций в секунду (0,2 Gflops).
После распада СССР микроэлектроника как отрасль в Украине практически умерла. В 90-е годы отечественные кибернетики выживали в основном за счет западных грантов. Бытовало мнение, что возможность создания мощной вычислительной техники в Украине потеряна навсегда. Дескать, суперкомпьютер сами построить уже не сможем, купить — отсутствие средств и поправка Джексона-Вэника (эмбарго на поставки высокотехнологичной продукции) не позволяют, так что есть импортные «персоналки» — на них и работайте. Что ученые долгое время и делали, накапливая теоретический и практический опыт. Однако в начале прошлого года дело наконец-то сдвинулось с мертвой точки — были выделены средства.
Почти полсотни математиков, программистов, инженеров и техников под руководством директора Института кибернетики академика И. Сергиенко с энтузиазмом взялись за дело. За полгода были разработаны и введены в эксплуатацию многопроцессорные кластерные системы СКИТ-1 (32 процессора) и СКИТ-2 (64 процессора) производительностью 200 и 350 Gflops соответственно. К сожалению, времена, когда ЭВМ делали на отечественных комплектующих, уже в прошлом, поэтому суперкомпьютеры построены на процессорах Intel. Однако есть и существенные отличия этих систем от зарубежных. По словам главного конструктора разработки, доктора технических наук профессора Валерия Коваля, наши машины находятся даже на более высоком уровне, поскольку в их архитектуру и структуру заложены определенные механизмы интеллектуализации. По своим характеристикам разработанные системы не уступают мировым аналогам и являются одними из лучших в мировом математическом машиностроении.
С помощью этих суперкомпьютеров можно не только быстро обрабатывать большие массивы данных, но и решать задачи из сферы искусственного интеллекта — распознавание образов, классификация, диагностика, принятие решений в условиях неопределенности, понимание естественного языка и т.д. Оба компьютера вошли в первую десятку самых производительных машин СНГ и Восточной Европы. Как сказал Валерий Коваль, Украина просто ворвалась в список государств, которые занимаются многопроцессорными вычислительными системами. Ведь не так-то просто попасть в этот клуб и держаться в нем на уровне, тем более, что долгое время в Украине таких систем практически не существовало.
Однако, построить суперкомпьютер мало — необходимо ставить перед ним соответствующие его быстродействию задачи. Специалисты Института кибернетики разработали программные пакеты для решения задач в сфере экономики, математики, криптографии, экологии, сейсмологии, лингвистики и многих других. Институт космических исследований использует СКИТы для обработки данных спутниковых съемок и расчета оптимальных орбит космических аппаратов. Институт программных систем создал пакеты для анализа и прогнозирования природных и техногенных процессов в атмосфере.
Так что без работы СКИТы не останутся. Многие институты НАН крайне заинтересованы в доступе к этим машинам. Проблема, как всегда, в финансировании. Разработка и создание двух машин обошлись государству примерно в 450 тысяч долларов, что для суперкомпьютера сумма более чем скромная. Для сравнения — белорусский 576-процессорный К-1000, который находится на 98-м месте в списке 500 самых производительных в мире, стоил примерно 2,1 миллиона долларов. Наш же СКИТ-2 после доукомплектования может достигнуть быстродействия в 2,5 Tflops и занять в этой престижной мировой «табели о рангах» и более высокое место. Чтобы достроить СКИТы до проектной мощности и предоставить пользователям доступ к ним, необходима сумма порядка 15—20 миллионов гривен, что по мировым меркам также немного. Для институтов Академии наук работа на суперкомпьютерах будет бесплатной, а сотрудничество с заинтересованными организациями и фирмами планируется на договорной основе. Пока машины не подключены к интернету, степень их использования не может быть высокой. Кстати, в мире, как правило, простаивать подобным комплексам не дают: экономически невыгодно, поскольку «процессорное время» очень дорого.
Кроме отсутствия средств для достройки СКИТов, в Украине, судя по всему, существует еще одна весьма специфическая проблема — не всегда можно быть уверенным, что результаты исследований будут востребованы. Например, на презентации один из докладчиков рассказывал о возможности анализа с помощью СКИТа проектов бюджета в режиме реального времени. Требует, к примеру, депутат в Верховной Раде увеличить финансирование по статье такой- то — и можно сразу увидеть, как это отразится не только в профильной отрасли, но и на макроэкономических показателях. Президент НАНУ Борис Патон отметил, что необходимо предложить эти наработки правительству для использования во время ожидаемого в марте пересмотра бюджета. В ответ на это разработчики чуть ли не хором закричали, что предлагали, и много раз. Один из ученых рассказывал, что в 1996 году тогдашний проект бюджета проходил в институте экспертную оценку, и прогноз экономического роста, мягко говоря, не совпал с правительственными расчетами. После этого в услугах ученых, видимо, нуждаться перестали.
Стоит обратить внимание и на предлагаемую украинскими учеными систему прогнозирования стихийных бедствий. Не секрет — бывало, что выделенные под ликвидацию последствий стихии бюджетные средства «уходили в неизвестном направлении». Использование же мирового опыта и разработок украинских ученых в области систем мониторинга окружающей среды позволит государству экономить значительные ресурсы.
Новый Президент страны одной из своих главных задач провозгласил евроинтеграцию Украины. «Европейский путь» — это не только достижение высокого уровня социальных и правовых стандартов, но и продвижение от индустриального к информационному обществу. Наши СКИТы могут помочь государству в решении многих жизненно важных проблем. Осталось, чтобы государство помогло украинским суперкомпьютерам. Ведь их использование является одним из индикаторов развития высоких технологий. В Top-500 США занимает 267 позиций, Великобритания — 42, Германия — 35, Франция — 15. В Украине суперкомпьютеров пока два. Неужто на этом и остановимся?
Самые мощные суперкомпьютеры мира
Производитель/Имя Быстродействие,Tflops Страна
1 IBM BlueGene 70,72 США
2 SGI Columbia 51,87 США
3 NEC Earth-Simulator 35,86 Япония
4 IBM MareNostrum 20,53 Испания
5 CDC Thunder 19,94 США
Самые производительные суперкомпьютеры СНГ
Компьютер Быстродействие,Tflops Страна
1 СКИФ К-1000 2,03 Беларусь
2 МСЦ РАН 1,4 Россия
3 МВС-1000М 0,734 Россия
4 НИВЦ МГУ 0,5 Россия
5 ИПИА НАН РА 0,48 Армения
