«Інформаційний вибух», що стався у ХХ столітті, викликав необхідність обробки величезної кількості даних. Як показала практика, традиційні способи для цього вже були непридатні. Це привело до виникнення потужних обчислювальних систем — суперкомп'ютерів. Донедавна такі системи були в 31 країні світу. На них моделюють ядерні вибухи й фізичні процеси в атомних реакторах, здійснюють віртуальні аеродинамічні випробування нових літаків й автомобілів, економлячи таким чином мільйони доларів. Супермашини використовуються для моніторингу навколишнього середовища і прогнозування стихійних лих, що обходиться в середньому в 15 разів дешевше, ніж ліквідація їх наслідків. У Японії, наприклад, після створення такої системи кількість жертв стихійних лих зменшилася на порядок. Суперкомп'ютер NEC Earth- Simulator вартістю близько 400 мільйонів доларів, який тривалий час був найпотужнішим у світі, спеціально побудували для вивчення змін клімату в світовому масштабі. За допомогою таких систем розшифровують людський геном і розробляють нові ліки, створюють сучасні спецефекти в кіно, обробляють величезні бази даних. Суперкомп'ютери використовують для розрахунків у фізиці, хімії, астрономії, метеорології, біології, медицині... Окрема сфера використання «розумних машин» — оборона й безпека. Двічі на рік, починаючи з 1993-го, університети Мангейма (Німеччина) і Тенессі (США) складають список, Top-500, куди входять найпотужніші суперкомп'ютери світу. На сьогодні перше місце в цьому списку посідає 32768-процесорний IBM BlueGene вартістю близько $100 млн., побудований для міністерства енергетики США.
Нещодавно Україна зробила серйозну заявку на вступ до елітарної спільноти країн, що мають суперкомп'ютери. В Інституті кібернетики НАНУ ім. В. М. Глушкова відбулася презентація вітчизняних багатопроцесорних обчислювальних систем СКІТ-1 і СКІТ-2. Цю подію можна назвати великим кроком у розвитку в нашій країні інформаційного суспільства.
Свого часу Україна могла пишатися досягненнями своїх учених-кібернетиків. Саме в нас 1951 року побудували першу в СРСР і континентальній Європі ЕОМ. У структурі АН України було створено Інститут кібернетики. Науковці інституту розробляли ЕОМ для промисловості, флоту, авіації, енергетичної, ракетно-космічної та багатьох інших галузей. Виникла й розвивалася мікроелектронна промисловість. Ще в 70-х роках минулого століття один із «батьків» кібернетики В. М. Глушков висунув ідею так званого «макроконвеєрного комп'ютера», попередника нинішніх багатопроцесорних систем. Наприкінці 80-х ідею втілили в унікальному комплексі ЄС- 1766 продуктивністю близько 200 мільйонів операцій за секунду (0,2 Gflops), що не мав аналогів у світі.
Після розпаду СРСР мікроелектроніка як галузь в Україні практично зникла. У 90-ті роки вітчизняні кібернетики виживали здебільшого за рахунок західних грантів. Побутувала думка, що можливість створення потужної обчислювальної техніки в Україні втрачено назавжди. Мовляв, суперкомп'ютер самі побудувати вже не зможемо, купити — відсутність коштів і поправка Джексона-Веніка (ембарго на поставки високотехнологічної продукції) не дозволяють, тож є імпортні «персоналки» — на них і працюйте. Що вчені тривалий час і робили, накопичуючи теоретичний і практичний досвід. Однак на початку минулого року справа нарешті зрушила з мертвої точки — було виділено кошти.
Майже півсотні математиків, програмістів, інженерів і техніків під керівництвом директора Інституту кібернетики академіка І. Сергієнка з ентузіазмом взялися за справу. За півроку було розроблено й введено в експлуатацію багатопроцесорні кластерні системи СКІТ-1 (32 процесори) і СКІТ-2 (64 процесори) продуктивністю 200 і 350 Gflops відповідно. На жаль, часи, коли ЕОМ робили на вітчизняних комплектуючих, уже в минулому, тому суперкомп'ютери побудовані на процесорах Intel. Однак існують і істотні відмінності цих систем від зарубіжних. За словами головного конструктора розробки, доктора технічних наук професора Валерія Коваля, наші машини навіть на вищому рівні, оскільки в їхню архітектуру та структуру закладені певні механізми інтелектуалізації. За своїми характеристиками розроблені системи не поступаються світовим аналогам і є одними з найкращих у світовому математичному машинобудуванні.
За допомогою цих суперкомп'ютерів можна не лише швидко обробляти великі масиви даних, а й розв'язувати задачі зі сфери штучного інтелекту — розпізнавання образів, класифікація, діагностика, прийняття рішень в умовах невизначеності, розуміння природної мови тощо. Обидва комп'ютери увійшли до першої десятки найпродуктивніших машин СНД та Східної Європи. Як сказав Валерій Коваль, Україна просто увірвалася до списку держав, які займаються багатопроцесорними обчислювальними системами. Адже не так і просто потрапити до цього клубу і триматися в ньому на рівні, тим більше, що тривалий час в Україні таких систем практично не існувало.
Однак побудувати суперкомп'ютер мало — необхідно ставити перед ним відповідні його швидкодії задачі. Фахівці Інституту кібернетики розробили програмні пакети для розв'язання задач у сфері економіки, математики, криптографії, екології, сейсмології, лінгвістики та багатьох інших галузей. Інститут космічних досліджень використовує СКІТи для обробки даних супутникових зйомок і розрахунку оптимальних орбіт космічних апаратів. Інститут програмних систем створив пакети для аналізу й прогнозування природних і техногенних процесів в атмосфері.
Тож без роботи СКІТи не залишаться. Багато інститутів НАН дуже зацікавлені в доступі до цих машин. Проблема, як завжди, у фінансуванні. Розробка і створення двох машин обійшлися державі приблизно в 450 тисяч доларів, що для суперкомп'ютера є сумою більш ніж скромною. Для порівняння — білоруський 576-процесорний К 1000, який знаходиться на 98-му місці в списку 500 найпродуктивніших у світі, коштував приблизно 2,1 мільйона доларів. А наш СКІТ-2 після доукомплектування може досягнути продуктивності у 2,5 Tflops і посісти в цій престижній світовій «табелі про ранги» й вище місце. Щоб добудувати СКІТи до проектної потужності й надати користувачам доступ до них, потрібна сума близько 15—20 мільйонів гривень, що за світовими мірками також небагато. Для інститутів Академії наук робота на суперкомп'ютерах буде безкоштовною, а співпраця із зацікавленими організаціями і фірмами планується на договірних умовах. Поки машини не підключені до інтернету, ступінь їх використання не може бути високим. До речі, у світі, як правило, простоювати подібним комплексам не дають — економічно невигідно, оскільки «процесорний час» дуже дорогий.
Крім відсутності коштів для добудування СКІТів, в Україні, судячи з усього, існує ще одна вельми специфічна проблема — не завжди можна бути впевненим, що результати досліджень будуть затребуваними. Наприклад, на презентації один із доповідачів розповідав про можливості аналізу за допомогою СКІТ проектів бюджету в режимі реального часу. Вимагає, приміром, депутат у Верховній Раді збільшити фінансування за певною статтею — і можна одразу побачити, як це позначиться не лише на профільній галузі, а й на макроекономічних показниках. Президент НАНУ Борис Патон зазначив, що необхідно запропонувати ці напрацювання уряду для використання під час очікуваного в березні перегляду бюджету. У відповідь на це розробники мало не хором закричали, що пропонували, і багато разів. Один з учених розповідав, що 1996 року тодішній проект бюджету проходив в інституті експертну оцінку, і прогноз економічного зростання, м'яко кажучи, не збігся з урядовими розрахунками. Після цього у послугах вчених, очевидно, вже потреби не мали.
Варто звернути увагу й на пропоновану українськими вченими систему прогнозування стихійних лих. Не є таємницею — бувало, що виділені під ліквідацію наслідків стихії бюджетні кошти «зникали в невідомому напрямку». Використання ж світового досвіду і розробок українських науковців у сфері систем моніторингу навколишнього середовища дозволить державі економити значні ресурси.
Новий Президент країни одним зі своїх головних завдань проголосив євроінтеграцію України. «Європейський шлях» — це не лише досягнення високого рівня соціальних і правових стандартів, а й просування від індустріального до інформаційного суспільства. Наші СКІТи можуть допомогти державі у вирішенні багатьох життєво важливих проблем. Залишилося, щоб держава допомогла українським суперкомп'ютерам. Адже їх використання є одним з індикаторів розвитку високих технологій. У Top- 500 США займає 267 позицій, Велика Британія — 42, Німеччина — 35, Франція — 15. В Україні суперкомп'ютерів поки що два. Невже на цьому й зупинимося?
Найпотужніші суперкомп'ютери світу
Виробник/Ім'я Продуктивність,Tflops Країна
1 IBM BlueGene 70,72 США
2 SGI Columbia 51,87 США
3 NEC Earth-Simulator 35,86 Японія
4 IBM MareNostrum 20,53 Іспанія
5 CDC Thunder 19,94 США
Найпродуктивніші суперкомп'ютери СНД
Комп'ютер Швидкодія,Tflops Країна
1 СКІФ К-1000 2,03 Білорусь
2 МСЦ РАН 1,4 Росія
3 МВС-1000М 0,734 Росія
4 НДОЦ МДУ 0,5 Росія
5 ІПІА НАН РА 0,48 Вірменія
