В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Екатерина Попова, помощник руководителя Администрации Президента РФ
Стратегические компьютерные технологии и программное обеспечение определены в числе основных направлений деятельности Комиссии при Президенте Российской Федерации по модернизации и технологическому развитию экономики России. Уже утвержден перечень проектов по направлению "Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий".
В своем Послании Федеральному Собранию Российской Федерации 12 ноября 2009 г. Президент Российской Федерации Дмитрий Медведев отметил, что "в России должен быть в полном объеме задействован потенциал суперкомпьютеров, суперкомпьютерных систем, которые объединены высокоскоростными каналами передачи данных. С их помощью уже в пятилетней перспективе станет возможным проектирование новейших самолетов и космических аппаратов, автомобилей и ядерных реакторов. Ведь сложная техника, не прошедшая суперкомпьютерного моделирования, через несколько лет просто не будет востребована рынком".
Решение поставленной президентом задачи требует расширения мер поддержки и стимулирования внедрения суперкомпьютерных технологий как важнейшей составной части модернизации и инновационного развития высокотехнологичных отраслей промышленности.
Создание и освоение в массовом производстве микропроцессоров в конце 1970-х - начале 1980-х гг. кардинально расширили масштабы применения информационных технологий: использование микропроцессоров сделало возможным массовое производство персональных ЭВМ, не требующих от пользователя специальной профессиональной подготовки в области вычислительной техники и программирования. Тем самым были созданы необходимые условия для тотального использования массовых информационных технологий на всех этапах единого процесса проектирования, конструирования, подготовки и функционирования производства, сопровождения новых изделий. Результатом этого стало существенное сокращение стоимости и сроков разработки новых изделий, а также сроков выхода на рынок.
По данным совета по конкурентоспособности экономики США, массовые информационные технологии за последние 20 лет сократили сроки разработки новых моделей автомобилей в 2 раза - с 5 лет в 1980-х гг. до 2,5 года в настоящее время. Аналогичный процесс идет и в авиационной промышленности.
Одним из наиболее важных итогов тотального использования массовых информационных технологий в промышленности и торговле является формирование крупных компаний, которые по таким показателям, как контролируемая доля мирового рынка, годовой оборот и численность персонала, фактически соответствуют уровню отрасли. В США, Европе, Юго-Восточной Азии крупнейшие компании фактически являются основой ведущих отраслей и в целом экономики этих стран.
Стремительный рост технико-экономических характеристик суперЭВМ терафлопного класса сделал для основной массы инженеров и ученых возможным повседневное применение таких моделей и расчетных схем в проектировании новых изделий и в научных исследованиях, которые ранее для этой цели использовать было экономически нецелесообразно или практически невозможно.
Например, большое значение имеет использование суперкомпьютерных технологий в современном материаловедении, в нанотехнологиях.
Другим примером использования суперкомпьютерных технологий в процессе разработки новых изделий машиностроения является создание перспективного пассажирского лайнера "Боинг-787". В апреле 2004 г. руководством корпорации "Боинг" было принято решение о создании этого лайнера по уплотненному четырехлетнему графику: завершение проектирования и подготовки производства - 2006 г.; первый полет серийного образца лайнера - 2007 г.; первые поставки заказчикам - 2008 г. В процессе проектирования лайнера затраты на высокопроизводительную обработку данных были эквивалентны непрерывной трехсменной работе более 50 супер-ЭВМ в течение двух лет.
Все субподрядчики и поставщики использовали для конструирования поставляемых узлов и подготовки документации один и тот же набор программного обеспечения и одни и те же форматы данных, заранее выбранных корпорацией "Боинг". Это позволило в 2006 г. успешно провести виртуальное (компьютерное) изготовление и сборку лайнера "Боинг-787".
В результате этот лайнер стал самым успешным самолетом в мире по объему предварительных продаж. По состоянию на июнь 2009 г. 56 покупателей уже заказали 850 самолетов, несмотря на то что серийное производство еще не начато.
Использование результатов моделирования на супер-ЭВМ поставщиками авиационных двигателей позволило снизить на 20% потребление топлива и объем вредных выбросов двигателей "Боинг-787", а также улучшить на 8% их эксплуатационные показатели.
Технологии высокопроизводительной обработки данных в последние годы начинают интенсивно разворачиваться и в Европе.
Тема использования суперкомпьютеров для повышения конкурентоспособности стала в последние годы объектом интенсивных исследований Совета по конкурентоспособности экономики США. Совет является влиятельной некоммерческой организацией, в которую входят директора крупных компаний, профсоюзные лидеры и ректоры ведущих университетов. Основная цель его деятельности - подготовка действий, ведущих к упрочению лидерства США на глобальном рынке.
Недавний отчет cовета, посвященный автомобильной промышленности, опубликован под девизом "Кто слаб в вычислениях, тот неконкурентоспособен". С целью обеспечения доминирования производителей США на мировом автомобильном рынке в этом отчете исследовалась проблема тотального моделирования и оптимизации конструкции автомобиля.
Исполнительная и законодательная ветви власти и ученые США единодушны во мнении, что в отличие от многих других секторов IТ-рынка суперкомпьютерный сектор должен быть заботой правительства США.
Очевидно, что в условиях рыночной экономики конкурентоспособность промышленной продукции национальных предприятий России, конкурирующих на мировом рынке с такими мировыми лидерами, как Boeing, Ford, General Electric и т.д., напрямую зависит от уровня их "вооруженности" массовыми информационными технологиями. Основным индикатором уровня этой вооруженности является производительность труда.
Если не принять четкой программы развития суперкомпьютерных технологий в России, то мы можем значительно отстать в этой сфере. Реальная основа внедрения нового поколения массовых информационных технологий - суперкомпьютерных технологий - в процессы проектирования, производства и сопровождения промышленных изделий уже сформирована за последние 10 лет в США и в настоящее время формируется в Евросоюзе, Японии и Китае. Это новое поколение информационных технологий базируется на супер-ЭВМ терафлопного и петафлопного класса с чрезвычайно высокой динамикой роста показателя производительность/стоимость.
В России, несмотря на имеющийся значительный научно-технический задел в Российской академии наук, РНЦ "Курчатовский институт", Московском государственном университете, масштабы работ по созданию и использованию суперкомпьютерных технологий явно недостаточны.
По состоянию на август 2009 г. самый мощный компьютер России был установлен в суперкомпьютерном центре РАН и имел пиковую производительность 90 Тфлопс. На втором месте был суперкомпьютер МГУ с пиковой производительностью 60 Тфлопс. При этом самый мощный компьютер в мире имел пиковую производительность 1375 Тфлопс.
Россия не производит собственной элементной базы или собственных вычислительных модулей для суперЭВМ, и все российские суперкомпьютеры либо куплены у зарубежных производителей (IBM, Hewlett-Packard, SGI), либо собраны из готовых узлов, также купленных за рубежом.
Хотя суммарная вычислительная мощность 50 крупнейших российских супер-ЭВМ в последние годы растет быстрыми темпами, этот рост в основном достигается за счет увеличения мощности супер-ЭВМ, установленных в системах науки и образования, в то время как за последние три года доля российских супер-ЭВМ, установленных в промышленности, упала до 5%.
В США же доля супер-ЭВМ, используемых в промышленности, в последние годы достигла 50%.
Падение доли российских супер-ЭВМ, используемых в промышленности, объяснимо. Растущее в последние годы государственное финансирование инструментов высокопроизводительных вычислений в России предусматривает только затраты на разработку и закупку аппаратуры суперЭВМ, а на разработку и закупку прикладного программного обеспечения для российских супер-ЭВМ средства практически не выделяются. Это приводит к тому, что пользователи вновь приобретаемых суперкомпютеров либо должны использовать распространяемые программы для супер-ЭВМ, либо разрабатывать собственные вычислительные программы.
Отсутствие в России опережающего финансирования разработок вычислительных программ для суперкомпьютеров приводит к тому, что обеспечиваемый государством рост производительности парка установленных в России супер-ЭВМ направлен на экспериментальные работы и не используется для увеличения конкурентоспособности российских предприятий на мировом рынке.
Сегодня, в начале ХХI века, ни выход на мировые рынки, ни удержание уже захваченных ниш мирового рынка практически немыслимы без использования технологий высокопроизводительных вычислений.
Опыт создания и эксплуатации в России масштабируемых суперЭВМ на основе "сборочных" технологий, а также научно-технический задел в области создания 64- и 128-разрядных микропроцессоров, имеющийся в Научно-исследовательском институте системных исследований РАН, являются достаточной основой для создания в сжатые сроки супер-ЭВМ на отечественной элементной базе производительностью до 100 Тфлопс.
На порядок более трудной задачей представляется создание полного комплекта прикладного программного обеспечения и методики его использования, необходимых для получения "прорывных" результатов в области разработки изделий машиностроения, конкурентоспособных на мировом рынке. Для решения этой задачи потребуется создание коллективов теоретиков, экспериментаторов, конструкторов и технологов, вычислителей и программистов для разработки методов детального предсказательного моделирования.
Принятие в ближайшее время (2010 г.) закона о государственной поддержке работ в области высокопроизводительной обработки данных и развертывание в те же сроки российского аналога американской программы поддержки высокопроизводительных вычислений (НРСС, 1995) с адекватным объемом финансирования позволили бы к 2014-2016 гг. обеспечить российским машиностроителям приемлемый паритет в этой области с мировыми лидерами и создать необходимые условия для обеспечения конкурентоспособности российских изделий на мировом рынке.
В настоящее время ведется активная работа по проектам, утвержденным Комиссией при Президенте Российской Федерации по модернизации и технологическому развитию экономики России:
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #3, 2010
Посещений: 6023
Автор
| |||
В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
