Архив   Авторы  

С приставкой супер
Hi-tech

На прошлой неделе в рамках Суперкомпьютерной конференции в Питсбурге (США) был представлен рейтинг суперкомпьютеров мира TOP 500

Как все устроено

Достоинством кластерных систем является их гибкость. До недавнего времени самыми распространенными многопроцессорными системами были SMP и векторные системы - установки с закрытой архитектурой. Покупатели этих систем попадали в жесткую зависимость от их производителей, так как система состоит из специализированных компонентов и любая неисправность требует услуг производителя, а этот сервис чрезвычайно дорог. Когда в Росгидромете сломался установленный там векторный суперкомпьютер американской компании Cray, стоимость ремонта, объявленная производителем, оказалась слишком велика, чтобы правительство смогло быстро выделить на это средства. В результате Росгидромет был вынужден временно закупать прогноз погоды в Америке. Машины же нового поколения (кластеры) менее зависимы от уникальных комплектующих, а выход из строя одного из модулей лишь снижает производительность всей системы, но не приводит к ее полной остановке. Суперкомпьютеры получают все более широкое распространение также благодаря операционной системе (ОС) Linux. Раньше для суперкомпьютера практически создавалась специальная операционная система. Linux позволила поставить дело на поток. Использование этой ОС дает возможность существенно сократить общую стоимость систем: ведь операционку надо ставить на каждый узел, число которых может достигать сотен. В итоге стоимость компьютерных гигантов в расчете на единицу мощности значительно снизилась. Благодаря миниатюризации компонентов появилась возможность сократить площади, необходимые для размещения суперкомпьютеров. Нынешнему чемпиону для размещения 64 стоек требуется всего порядка 30 квадратных метров.

Зачем это нужно

Хотя происходит относительное удешевление суперкомпьютеров, все же они остаются довольно дорогим удовольствием. Так, например, стоимость BlueGene составляет 100 миллионов долларов. Такие игрушки по карману только государствам, да и то не всем. Наиболее мощные машины, занимающие верхние строчки рейтинга ТОР 500, принадлежат государственным учреждениям. Лишь в пятом-шестом десятке появляются машины, работающие в частных (нефтяных) компаниях и банках.

Долгое время суперкомпьютеры являлись штучным продуктом, каждый из них был ориентирован на строго определенную вычислительную задачу. Да и сейчас специалисты предпочитают говорить не просто о создании суперкомпьютера, а о целостном решении, ориентированном на решение конкретных задач. Под этим подразумевается единство "железа" и программного обеспечения. Иными словами, суперкомпьютер или высокопроизводительный сервер для телекоммуникационного сектора (например, IP-телефонии) серьезно отличается от тех, что используются в системах обработки данных (существуют даже специальные конфигурации для баз данных Oracle). Тем не менее тенденция к диверсификации решаемых суперкомпьютером задач налицо. Тот же IBM BlueGene/L работает на нескольких направлениях. Это моделирование процесса сворачивания протеина человека, исследования в области космологии, поведения двойных звезд, взаимодействия лазера с плазмой и процесса старения ядерного оружия.

Уходят в прошлое времена, когда возможностями суперкомпьютеров мог пользоваться лишь узкий круг исследователей. Сейчас уже можно говорить о возникновении системы по предоставлению "вычислений по требованию", когда крупные суперкомпьютерные центры предлагают свои вычислительные мощности всем желающим. Конечно, создать таким образом ядерную бомбу "сторонняя организация" не сможет, а вот сэкономить время на моделировании нового сложного изделия - вполне. Более того, ресурсы нескольких суперкомпьютерных систем могут объединяться путем создания специальных высокоскоростных каналов передачи данных.

Кто этим пользуется

Круг задач, для решения которых применяются суперкомпьютеры, постоянно расширяется. Появление более дешевых стандартизированных и масштабируемых систем вызвало в мире настоящий суперкомпьютерный бум. Сегодня такие машины активно закупаются телекоммуникационными компаниями (например, для интернет-телефонии VoIP). Кроме того, суперкомпьютеры используются для работы с базами данных, что также является совершено новой задачей.

Мощные вычислительные машины теперь широко применяются в автомобильной промышленности. Раньше новые модели вначале необходимо было создавать "в пластилине". Потом строились опытные образцы, их испытывали в аэродинамической трубе, проводили крэш-тесты и так далее. Все это занимало очень много времени, а неизбежные ошибки вынуждали иногда начинать все сначала или же отказываться от внесения изменений, например, во внешний вид, поскольку в этом случае длительные и дорогостоящие испытания пришлось бы проводить заново. Проектирование на суперкомпьютере позволяет в разы сократить сроки получения готового образца. Японская автомобилестроительная компания Mazda Motor Co. инвестирует 126 миллионов долларов в создание лаборатории компьютерного проектирования к 2008 году. Цель будущей лаборатории - сократить время на создание новых моделей.

Еще один пример использования суперкомпьютеров в автомобилестроении - совершенствование болидов "Формулы-1". Дело в том, что правилами соревнований строго ограничивается время тестовых заездов, во время которых можно опробовать изменения в конструкции гоночного автомобиля. Но разработчики не могут ждать окончания сезона для того, чтобы опробовать новые технические решения. В частности, в этом году команда "Уильямс-БМВ" много экспериментировала с носами болидов серии FW 26. Технический директор "Уильямса" Патрик Хед на представлении FW 26 сообщил, что особый короткий нос болида должен сделать движение воздушного потока сверху и снизу машины более свободным. Это решение было предложено по результатам вычислений на суперкомпьютере HP AlphaServer (кластеры HPC320 и SC40). Он позволяет быстро просчитывать сложнейшие уравнения, описывающие движение жидкостей и газов (CFD). При помощи CFD моделируются аэродинамические показатели машины со всех углов, что позволяет инженерам-проектировщикам получить более полное представление о точках приложения давления и напряжениях конструкции. Таким образом, время обсчета модели сократилось примерно до 12 часов, что теоретически позволяет вносить изменения и усовершенствования буквально ежедневно. Так, в августе во время гонок на Гран-при Венгрии "Уильямс" вновь изменила вид носового обтекателя, еще больше увеличив прижимную силу.

В настоящее время суперкомпьютеры используются во многих частных и государственных нефтяных компаниях для определения расположения скважин. Поиски нефтяных резервуаров и бурение скважин - крайне дорогостоящие процессы. Применение суперкомпьютеров для обработки больших массивов сейсмографических данных и построения трехмерных моделей нефтяных месторождений позволяет вычислить оптимальное положение для бурения скважин и их траекторию, что, в свою очередь, дает возможность значительно сократить издержки. Это же позволило вести разведку месторождений в недоступных для разведки стандартными методами местах.

Помимо нефтегазовой отрасли суперкомпьютеры успешно применяются и в ряде других. В частности в энергетике, телекоммуникациях и биомедицинских исследованиях. Компания Eenadu Television, подразделение индийского медиаконцерна Ushadaya Enterprises ltd. из Хайдарабада, построила суперкомпьютер для организации автоматической системы управления круглосуточным телевещанием по шести эфирным каналам одновременно. Американский национальный институт исследований раковых заболеваний активно использует предоставленные департаментом здравоохранения суперкомпьютеры с целью разработки новых лекарственных препаратов для лечения онкологических заболеваний, анализа генной информации и тестирования лекарств.

Однако надо признать, что в России суперкомпьютеры используются не так активно. До сих пор их закупали только крупные государственные структуры и компании, в том числе Сбербанк России. Последний приобрел машину Hewlett-Packard SuperDome/HyperPlex (пиковая производительность 159 гигафлопсов), которая некоторое время входила в TOP 500. Но в целом российские компании пока отстают в этом отношении. Оба сверхпроизводительных компьютера, созданных в рамках программы "СКИФ" и попавших в рейтинг самых мощных вычислительных установок мира, уехали в Белоруссию. В этой стране ряд предприятий буквально принуждали опробовать новые методы проектирования. И результаты не заставили себя долго ждать. Так, сроки проектирования, например, на заводе МАЗ существенно сократились. Распробовав новые технологии, белорусские предприятия загрузили кластер полностью: в настоящее время он работает круглосуточно, и это побудило Белоруссию заказать еще одну, более производительную машину. Так что на самом деле современные суперкомпьютеры сегодня оказываются куда ближе к народу, чем это кажется.

Анатолий Воронин
Добавить в:  Memori  |  BobrDobr  |  Mister Wong  |  MoeMesto  |  Del.Icio.Us  |  Google Bookmarks  |  News2.ru  |  NewsLand.ru

Политика и экономика

Что почем
Те, которые...

Общество и наука

Телеграф
Культурно выражаясь
Междометия
Спецпроект

Дело

Бизнес-климат
Загранштучки

Автомобили

Новости
Честно говоря

Искусство и культура

Спорт

Парадокс

Анекдоты читателей

Анекдоты читателей
Яндекс цитирования NOMOBILE.RU Семь Дней НТВ+ НТВ НТВ-Кино City-FM

Copyright © Журнал "Итоги"
Эл. почта: itogi@7days.ru

Редакция не имеет возможности вступать в переписку, а также рецензировать и возвращать не заказанные ею рукописи и иллюстрации. Редакция не несет ответственности за содержание рекламных материалов. При перепечатке материалов и использовании их в любой форме, в том числе и в электронных СМИ, а также в Интернете, ссылка на "Итоги" обязательна.

Согласно ФЗ от 29.12.2010 №436-ФЗ сайт ITOGI.RU относится к категории информационной продукции для детей, достигших возраста шестнадцати лет.

Партнер Рамблера