Академия наук включается в подготовку специалистов в области высокопроизводительных вычисленийНазад
Академия наук включается в подготовку специалистов в области высокопроизводительных вычислений
Суперкомпьютерные системы сегодня востребованы в самых разных областях науки и техники: от автомобилестроения и проектирования новых авиалайнеров до медицинских исследований и изучения глобальных изменений климата. Без мощных вычислительных комплексов не обходится практически ни одна крупная исследовательская организация или современное промышленное производство. Между тем, как за рубежом, так и в России можно услышать частые жалобы на нехватку инженеров по проектированию аппаратных комплексов для высокопроизводительных вычислений и программистов, специализирующихся на написании приложений. Вузы исправно выпускают специалистов соответствующих профилей, .а ситуация на рынке труда указывает на их дефицит. Вопросы эффективной подготовки кадров в области информационных технологий постоянно становятся поводом для острых дискуссий ИТ-профессионалов на всевозможных форумах и конференциях. Работодатели настаивают, что отечественная система подготовки таких специалистов не соответствует требованиям времени: и того-то выпускники вузов не знают, и этого-то не умеют, а сколько денег и времени приходится тратить на устранение подобного образовательного брака! Работодателей понять можно.
А как к таким проблемам относятся в научно-образовательном сообществе страны? Мнений о том, как исправить становящуюся все более критической ситуацию с подготовкой специалистов в области высокопроизводительных вычислений, существует немало: пересмотреть курсы, свериться с преподаванием подобных дисциплин на Западе, увеличить финансирование, подключить к процессу подготовки кадров самих работодателей и т.д.
Сложившуюся ситуацию и что именно следует менять в системе подготовки ИТ-специалистов, в частности тех, кому предстоит заниматься развитием российской суперкомпьютерной отрасли, согласились прокомментировать академик РАН Валентин ВОЕВОДИН и член-корреспондент РАН Борис ЧЕТВЕРУШКИН.
В.Воеводин: То, что высокопроизводительные вычисления -это, как говорится, надолго и что они являются важным стимулом развития общества, сомнения сегодня ни у кого не вызывает. Для чего нужны суперкомпьютеры, ответить тоже несложно: для решения больших задач, которые могут относиться к самым разным научным и производственным областям. Как же готовить специалиста, способного эффективно работать на столь сложной технике?
По-моему, прежде всего надо постараться начать его формирование как можно раньше, буквально уже с первого курса вуза. Возьмем близкую нам с Борисом Николаевичем область - решение сложных математических задач. В подготовку студентов на факультетах вычислительной математики вовлечены три основные группы специалистов: математики, системотехники и программисты, которые являются посредниками между первыми и вторыми. И - парадокс! - по сути, ни один из участников этой цепочки не заинтересован в том, чтобы математические задачи решались не только правильно, но и эффективно, чтобы студенты загорелись желанием пробовать их решать. О чем говорят на лекциях системотехники? О том, как устроена машина. Это показывает потенциальные возможности, но не дает никакого конструктивного рычага для решения задач. Что говорят системщики? Как устроена операционная система, какие языки программирования существуют. Они как будто и заботятся о решении задач, но, по сути, на абстрактном уровне, оторванном от реальной вычислительной практики. Казалось бы, самая заинтересованная сторона в данном случае - математики. Но в большинстве своем они до сих пор ориентируются на то, что учить эффективным способам решения задач - это дело не математиков, - а кого-то другого. Однако замечу, что для построения эффективных процессов на современной многопроцессорной технике требуются новые математические знания об алгоритмах и касаются они информационной структуры. Никто, кроме математиков, такие знания дать не может. Говорить об этом, повторяю, следует не на четвертом или пятом, а уже на первом курсе. Если постараться включить на первоначальных этапах в лекции и практические занятия хоть немного соответствующей информации, студент уже заинтересуется! На первом курсе читаются очень выгодные в этом смысле предметы - линейная алгебра, математический анализ, программирование.
Но проблема в том, что, как ни больно говорить, преподаватели сами не очень-то заинтересованы модернизировать таким образом свои лекции. Никаких усилий, чтобы заинтересовать, заставить студентов задуматься, как новые знания можно использовать для решения конкретных задач на современных машинах, большинство преподавателей не предпринимает. Почему? Ответить, в общем-то, несложно: во-первых, сами преподаватели зачастую этого не знают, во-вторых, перед ними и цели такой нет. Ситуацию необходимо как-то менять. Следуя простым эволюционным путем, несколько поколений специалистов мы, конечно, еще выпустим, но они уже напрочь отстанут от требований современного мира вычислений.
Б.Четверушкин: В том, что опорные точки для дальнейших занятий высокопроизводительными вычислениями должны быть обозначены еще на первых курсах обучения, я абсолютно согласен с Валентином Васильевичем. Важно, чтобы студент понимал, куда ему двигаться дальше и ради чего, собственно, его учат. С одной стороны, это проблема математики, а с другой - программирования. Надо сразу заинтересовать студентов в решении больших задач.
Тем, что начинать подготовку специалистов в области высокопроизводительных вычислений следует как можно раньше, сейчас озабочены и за рубежом. Кстати, польза от такого подхода к делу значима как для студентов, так и для самих преподавателей: ведь они не только учат, но и совершенствуют свои знания. Способов как можно раньше заинтересовать молодежь в постановке и решении сложных математических задач с использованием современной вычислительной техники существует немало. Например, кроме корректировки программ начальных курсов вузов, практически каждая крупная зарубежная научная конференция имеет в своем "арсенале" молодежную школу. Что немаловажно, финансирование проведения таких мероприятий считают престижным брать на себя многие научные организации Евросоюза. Думаю, нам стоит перенять подобный опыт. Хотя были у нас и свои положительные примеры в этой области: уверен, многие помнят, что проведение таких школ было распространено в отечественной академической системе еще лет 20 назад.
Поскольку вопросы математики для решения задач в суперкомпьютерной области сегодня имеют большое значение, преподаватели вузов должны согласиться, что для эффективной подготовки специалистов требуется менять курсы. И, хотя система высшей школы, как известно, сама по себе довольно инертна, уже сейчас необходимо начинать внедрять в предметы, преподаваемые в первые годы обучения, новые данные, говорить о новых возможностях. В том, что этого пока не происходит, а точнее, происходит буквально лишь в нескольких вузах страны, может, есть и некоторое наше упущение, как академической структуры. Надо искать общий язык с системой высшего образования, объяснять, доказывать, помогать исправить ситуацию. Как директор института РАН, стараюсь делать все возможное в этом направлении. Знаю, что и в Институте вычислительной математики РАН, и в других академических структурах тоже существует понимание этой проблемы. Ситуация не безнадежна. Во многих российских вузах сегодня курсы лекций в области высшей математики читают представители Академии наук. Я сам, например, веду занятия в МГУ им. М.В.Ломоносова и Физтехе, стараюсь как можно раньше заинтересовать студентов в применении новых знаний на практике. Но думаю, что наряду с занятиями в университетах готовить будущих специалистов для высокотехнологической отрасли экономики можно и в некоторых научных центрах РАН. Речь идет как о возможности повышения квалификации, так и о прохождении практики студентами.
В.Воеводин: Боюсь, что в данном случае центры будут полезны скорее молодым специалистам, которые уже поняли, в чем именно им надо совершенствовать знания, а не студентам.
Базовые знания требуется закладывать раньше. Надо ли менять для этого всю систему подготовки? Нет. Надо менять базовые курсы, причем отнюдь не кардинально. В вузах и раньше учили, и сейчас учат, как правильно с точки зрения математики решать задачи. Это, безусловно, важно. Никто не спорит. Но не менее важно научить людей эффективно решать задачи на современной вычислительной технике. И это не только огромная проблема, но и совсем другая математическая наука, которой пока, увы, не учат в вузе. В свое время на базе факультета ВМиК Московского университета мы пробовали на младших курсах организовать семинар, чтобы попытаться научить его участников -студентов - грамотно решать математические задачи, пусть и не очень сложные, и не на самой мощной технике. Я был и разочарован, и шокирован: мы не смогли пройти дальше умножения двух матриц. Затормозило процесс элементарное незнание, пришлось объяснять ребятам и что такое машина, и что такое эффективность решения задач, и что такое в данном случае термин "грамотно". Они ничего этого не знали, хотя были уже второкурсниками. В принципе семинар и был задуман, как некое обучение новому, но, пока мы дошли до каких-то содержательных вещей, семестр закончился, и оказалось, что из 20 человек только несколько смогли более или менее грамотно рассказать, как они перемножают матрицы, проинтерпретировать результаты.
На четвертом курсе факультета ВМиК сотрудниками НИВЦ МГУ читается полугодовой курс по параллельной обработке данных. Никаким практикумом он не поддерживается. Задумывая семинар, мы хотели перекинуть мостик в данной области между первыми и старшими курсами. Не получилось, а жаль. Сегодня техника развивается очень быстро, возникают новые интереснейшие междисциплинарные математические проблемы. Их надо решать, чтобы прикладные задачи реализовывать эффективно. Но поставить задачу так, чтобы она была интересна математику, - супертяжелое дело. Я сам все время работаю на стыке математики, программирования, "железа" и должен сказать, что больше всего усилий требуется на взаимопонимание, на поиск общего языка. Этому тоже надо учить студентов.
Б.Четверушкин: В стенах научных центров при НИИ мы можем готовить весьма узкий круг специалистов - в первую очередь, для своих же нужд. Согласен, что силами НИИ в этой ситуации можно лишь "осветить" дорогу, а вот вести массовую базовую подготовку специалистов - задача вуза.
Задача вуза - и в том, чтобы уже на первых курсах рассказать о тех переменах, которые произошли в современной математике. А произошли они очень резко: сегодня ситуация в этой области схожа с началом 1950-х годов, когда появились первые вычислительные машины и, как сегодня, произошла полная смена многих понятий. Это тоже надо объяснять, отражать в курсах.
В.Воеводин: Важно, чтобы наши старания изменить систему подготовки специалистов в области высоких технологий не оказались направлены лишь на обслуживание самих себя. Хотя, например, подготовка специалистов в Сарове и Снежинске идет именно таким образом, но это отдельный случай. Чтобы решить проблему массово, нужны усилия преподавателей как минимум трех-четырех сильных факультетов. Надо ли подключать сюда и промышленные организации? Несомненно, ведь именно там сегодня инженеры по проектированию аппаратных комплексов для высокопроизводительных вычислений и программисты, специализирующиеся на написании соответствующих приложений, особенно востребованы.
В одном из докладов на конференции "Научный сервис в сети Интернет" в сентябре нынешнего года были приведены интересные цифры: на Западе на новые модели автомашин -от проектирования до выпуска - тратят 12-18 месяцев, у нас -7, 5 лет. Там все измерения и испытания проводят на компьютерах, а у нас - ломают вживую. Одна из причин - не хватает образованных людей.
Б.Четверушкин: Примеров, сколь не-. обходимы промышленности специалисты в области высокопроизводительных вычислений, можно привести много. Не начнем сегодня исправлять ситуацию с подготовкой специалистов в этой области, в будущем нам придется импортировать не только компьютеры и программы, но и самих пользователей. Коммерческие фирмы весьма заинтересованы в специалистах, способных работать с современными инженерными пакетами. Необходимо учить студентов пониманию сути действия этих сложных систем для крупных расчетов. Хорошо подготовленный специалист, используя их, может моделировать процесс с высочайшей точностью. Кстати, примеров элитной подготовки в этой области тоже можно привести немало - талантливых голов у нас в стране достаточно. А ситуация с подготовкой специалистов, в которой мы сегодня находимся, пока не хуже, чем на Западе: "железо", может, попроще, а по результатам, по пониманию сути проблем - мы идем одинаково. Надо не упустить время, пока у нас есть возможность продвинуться вперед, не догоняя.
В.Воеводин: И все же первое, с чего сегодня необходимо начинать, - стараться пробудить у студентов интерес к решению сложных задач на современной технике как можно раньше, на третьем курсе это делать уже поздно, на четвертом - еще позднее, а на пятом - совсем поздно.
По моему мнению, дать зеленый свет для необходимой корректировки соответствующих курсов, читаемых в вузах, способно и должно руководство факультетов. А значит, можно попробовать решить ситуацию с подготовкой кадров своими силами. Нужно лишь задать целевую функцию: выпускники факультетов, связанных с вычислительной техникой, обязательно должны знать такие-то вещи, и чтобы это знание им давалось не только в конце обучения, а вкраплялось также в смежные курсы, начиная буквально с первого семестра. В первую очередь, изменения можно начать, например, с курса линейной алгебры, программирования и в некоторой мере матанализа.
Способны ли в данном случае проявить инициативу сами преподаватели? Вопрос непростой. Скажу честно - не уверен. Когда академик Андрей Николаевич Тихонов создавал в МГУ факультет вычислительной математики и кибернетики, поставив задачу организации новых курсов и по программированию, и по линейной алгебре, он сам лично все время контролировал, как эта работа проходит, вел методический семинар, на котором обсуждались проблемы становления нового факультета. Просто распорядиться, дать указание - этого мало.
Б.Четверушкин: Для решения- проблем, о которых идет речь, требуются совместные усилия нескольких вузов-застрельщиков. Причем такого уровня, как, например, МГУ, Физтех, СПбГУ, Южноуральский, Нижегородский госуниверситеты. Некоторые переговоры с этими вузами на тему подготовки специалистов нового поколения мы уже вели, заинтересованность с их стороны есть. Одна из проблем, о которых шла речь при обсуждении, - написание новых учебников, Обратите внимание, не учебных пособий, а именно учебников, чтобы они были достаточно просты, чтобы на их основе несколько вузов-пионеров могли начать читать обновленные курсы лекций. В этом контексте хотел бы отметить позитивную деятельность НИ ВЦ МГУ, активно влияющего как на развитие суперкомпьютерного образования, так и на формирование российского суперкомпьютерного сообщества в целом.
В.Воеводин: В США нынешним летом был подготовлен специальный доклад президенту (он доступен на сайте www.parallel.ru). В нем сказано, что государству необходимо срочно начинать вкладывать значительные средства в подготовку специалистов в таких областях, как вычислительная математика, компьютерная технология. Иначе они - Америка! - рискуют отстать навсегда. Для нас фраза о том, что спасение утопающих - дело рук самих утопающих, все еще актуальна, особенно в отношении подготовки специалистов в области высокопроизводительных вычислений. Пока рассчитывать здесь на значимую поддержку государства или соответствующего министерства не приходится. Повторюсь, единственная возможность - совместная активность нескольких факультетов, в первую очередь, связанных с вычислительными методами, с общей математикой и программированием. Но надо, чтобы сами факультеты, вузы решили заниматься этим.
Б.Четверушкин: Мне думается, здесь следует идти встречными путями: тот, кто понимает, что ситуацию надо менять, и готов реально взяться за дело, не должен сидеть молча: высшей школе и академическому сообществу надо искать общий язык для обсуждения проблем и их решения. Вместе мы можем сделать существенно больше и лучше, чем порознь
