Общественная палата Нижегородской области предложила федеральному правительству свой вариант прорывного сценария для российской экономики. "Прыжок через пропасть" должно обеспечить развитие в регионах суперкомпьютерных* технологий с их интеграцией в производство. В Поволжье все для этого есть: специалисты, научно-техническая база и высокий потенциальный спрос
Представители нижегородской науки и ведущих отраслевых предприятий области предлагают включить в стратегию страны до 2020 года федеральную комплексную целевую программу по созданию отечественных технологий предсказательного моделирования сложных технических систем на базе российских супер-ЭВМ. А в ее рамках организовать на региональном уровне ряд суперкомпьютерных центров коллективного пользования.
Нижегородская область готова стать пилотным регионом по формированию суперкомпьютерного кластера моделирования и проектирования. Это предложение Общественной палаты, как говорит вице-губернатор Виктор Клочай, поддерживает и областное правительство. Научно-производственная база региона позволяет развивать прикладные проекты на основе высокопроизводительных вычислений, а спрос на инновации должен обеспечить местный промышленный комплекс.
В погоне за плавающей запятой
В августе 2008 года в суперкомпьютерном центре НПО "Сатурн" пущена в эксплуатацию самая мощная в России супер-ЭВМ производительностью 14,3 Тфлопс. За последние пятнадцать лет наше отставание от ведущих западных стран в производительности вычислительной техники сократилось в тысячу раз, однако разрыв все еще очень велик, рассказывает директор НИИ системных исследований РАН, академик РАН Владимир Бетелин: совокупные мощности российских супер-ЭВМ составляют всего 215 Тфлопс (1,2% от мирового уровня), в то время как в США - 10407 Тфлопс. Столь существенное технологическое отставание увеличивает сроки разработки и запуска в производство новой техники, а зачастую вообще не позволяет перейти к техническим решениям нового уровня. Сложные расчеты нередко носят многоступенчатый и фрагментарный характер, из-за чего невозможно решать задачи по оптимизации материалов и конструкций. Все это обернулось потерей конкурентоспособности российской продукции в последние два десятилетия.
Мировой лидер в применении высокопроизводительных вычислений - США - в 80-х - начале 90-х годов прошлого века совершил свой технологический прорыв, проведя тотальную автоматизацию производства на базе суперкомпьютеров. Это позволило более чем вдвое сократить сроки разработки и вывода на рынок новых продуктов, снизить стоимость разработок, обеспечить себе технологическое первенство в ряде стратегически важных направлений - в информационных технологиях, сложном машиностроении, радиоэлектронике, системах безопасности. Кроме того, там удалось сформировать 900 крупных компаний, которые сегодня определяют не только магистральный путь экономического развития самих США, но и облик мировой экономики. Эти компании, в свою очередь, стимулируют спрос на инновации и способствуют выращиванию малых наукоемких предприятий.
В России, продолжает академик Бетелин, ведущей отраслью применения суперкомпьютерных технологий долгое время оставался военно-промышленный комплекс, благодаря чему мы удерживаем сильные позиции на мировом рынке во-оружений, в ракетно-космической отрасли. В гражданском же секторе они применяются крайне мало. Российские ученые убеждены, что конкурентоспособность и нашей страны должна базироваться на такой же высокотехнологичной платформе.
Конверсия супертехнологий
Достижения Нижегородской области в сфере супервычислений впрямую связаны с мощным оборонным комплексом: с советских времен специализация региона - это радиоэлектроника, точное машиностроение, ядерная физика. На обеспечение этих отраслей заточена система подготовки кадров, научно-исследовательская база. На основе сложившихся научно-производственных комплексов уже сейчас можно создать региональные центры суперкомпьютерного проектирования, разработки программного обеспечения для них, а также центры обработки данных, утверждает председатель Общественной палаты, президент Нижегородского госуниверситета им. Лобачевского (ННГУ) Роман Стронгин. Один из таких комплексов - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики - Российский федеральный ядерный центр (ВНИИЭФ-РФЯЦ) в Сарове.
Как сообщил первый заместитель директора Института теоретической и математической физики РФЯЦ Вячеслав Соловьев, суперкомпьютерные технологии в Сарове начали развиваться ускоренными темпами в начале 90-х годов прошлого века после того, как Россия в одностороннем порядке прекратила ядерные испытания. Компьютерное моделирование стало основным методом изучения процессов и прогнозирования отдаленных результатов в ядерных исследованиях и инструментом проектирования прикладных разработок. Созданное во ВНИИЭФ программное обеспечение, которое при этом используется, является полнофункциональным аналогом зарубежных кодов, подчеркнул Соловьев.
Открытый вычислительный центр ВНИИЭФ, располагающий суперкомпьютерными мощностями в 5 Тфлопс, занимается не только фундаментальными и прикладными исследованиями в области ядерной физики, но и выполняет гражданские проекты. Диапазон продуктов, которые разрабатывает центр, широк - от гидродинамики до биомолекулярного моделирования, программ двухмерной и трехмерной графики. Из прикладных проектов для применения в промышленном производстве Вячеслав Соловьев выделил оптимизацию летательных аппаратов, моделирование разрывов газопроводов по заказу "Газпрома", обоснование безопасности ядерных реакторов (совместный проект с нижегородским ОКБМ им. Африкантова).
ОКБМ самостоятельно производит расчет отдельных элементов, а в технологии сквозного создания изделия активно использует канал удаленного расчета с Вычислительным центром ВНИИЭФ, подтвердил главный конструктор реакторных установок Виталий Петрунин. Он не скрывает озабоченности: вычислительных мощностей самого ОКБМ уже недостаточно для того, чтобы сокращать сроки проектирования при гарантии высокой надежности продукции, а значит, оставаться конкурентоспособным на мировом рынке атомного машиностроения. Продвинуться в этом направлении возможно только за счет развития базы суперкомпьютерного проектирования и программного обеспечения. Виталий Петрунин поддержал предложение об организации регионального центра по разработке трехмерных кодов: это позволит предприятиям разных отраслей снять риск зависимости от внешних разработчиков, который они несут сегодня при использовании импортных кодов.
Региональный отраслевой центр обработки данных по импульсивной тепловой технике может быть сформирован на базе ОАО Центрального научно-исследовательского института (ЦНИИ) "Буревестник", головного предприятия по разработке ствольного артиллерийского вооружения для сухопутных и военно-морских сил. Конструкторская, научная, производственная и испытательная база ЦНИИ даст возможность организовать полный цикл производства вооружения - от разработки до серийного выпуска, утверждает технический директор "Буревестника" Юрий Бурцев.
Кузница суперкадров
Нижний Новгород в качестве пилотного региона по развитию супер-ЭВМ способен выйти за рамки отраслевых задач и потребностей оборонного комплекса, отмечает Роман Стронгин. На базе ННГУ с 2006 года действует первый в России центр компетенций Microsoft в области параллельных вычислений, где используется персональный суперкомпьютер T-Forge Mini с пиковой производительностью более 3 Тфлопс. Супер-ЭВМ используется при выполнении многих образовательных и научных проектов. В частности, в инновационном проекте ННГУ по разработке новых многофункциональных материалов, в том числе нанокомпозитов, для микроэлектроники и нанотехнологий. Появление на ИТ-рынке таких "персональных кластеров" - это тот уровень развития высоких технологий, когда преимущества параллельных вычислений становятся доступными для решения прикладных задач не только в науке, но и в промышленности, медицине, финансовой сфере, а при необходимости их можно перенести на более производительные кластеры.
Госуниверситет совместно с лабораторией информационных технологий Института прикладной физики РАН создали Нижегородский распределенный центр суперкомпьютерных вычислений. Этот проект позволил расширить спектр фундаментальных и прикладных исследований, требующих проведения трудоемких вычислений. В то же время он служит базой подготовки кадров, способных проводить математическое моделирование и вычислительные эксперименты на суперпроизводительных вычислительных системах.
От научного сообщества и бизнеса государство вправе ожидать не только участия в фундаментальных исследованиях, но и коммерциализации результатов высокопроизводительных вычислений, отмечает академик Бетелин. Правда, от государства тоже потребуются серьезные усилия. Ни одна коммерческая структура не способна на координацию столь масштабных работ. К тому же здесь вообще недопустимы механизмы рыночной конкуренции и борьбы за выживание. Государство, финансируя проекты в сфере суперкомпьютерных технологий, должно определить стратегию и взять на себя глобальные риски.
Галина Щербо, собственный корреспондент журнала "Эксперт", "Эксперт Волга" в Нижнем Новгороде.
