Все новости

Владимир Воеводин: суперкомпьютеры - будущее промышленности

Член-корреспондент РАН рассказал, что такое суперкомпьютеры и зачем они нужны обычным людям
© Фото из архива Владимира Воеводина

Вряд ли найдется человек, ни разу не слышавший слово "суперкомпьютер". Но мало кто понимает, какие возможности скрываются за этим термином. За разъяснениями корреспондент Анна Смоленская по поручению образовательной компании "Альбион" обратилась к человеку, ежедневно имеющему дело с двумя самыми мощными вычислительными системами России, члену-корреспонденту РАН Владимиру Воеводину.

- Вы возглавляете кафедру суперкомпьютеров и квантовой информатики на факультете вычислительной механики и кибернетики (ВМиК), одном из наиболее популярных (6-7 человек на место!) в МГУ. К тому же руководите лабораторией параллельных вычислительных технологий в университетском Научно-исследовательском вычислительном центре (НИВЦ), где установлены сильнейшие машины России "Ломоносов" и "Ломоносов-2". Могли бы вы рассказать, что же такое суперкомпьютеры и зачем они нужны обычным людям?

- Эти машины действительно обладают огромными возможностями. Поясню: сегодня вычислительные и компьютерные технологии достигли такого уровня, что рассчитать или спрограммировать можно практически все, например самый надежный автомобиль с самыми надежными покрышками, сделанный из материалов с новыми свойствами. Но для того, чтобы все это изготовить, надо сперва построить физические и математические модели, а потом рассчитать их на компьютере. Возникает проблема: обычный компьютер с этой задачей не справится - речь идет и о количестве вычислительных операций в секунду, и об объеме данных, которые необходимо переработать. Тут-то на помощь ученым и приходят суперкомпьютеры, у которых производительность многократно выше. Например, наш "Ломоносов" примерно в 100 тыс. раз мощнее хорошего ноутбука. Эти "100 тыс. раз" как раз все и определяют.

Для промышленности такие машины вообще стали палочкой-выручалочкой: чтобы создать новый продукт, требуются либо натурные, либо вычислительные эксперименты. Поскольку сейчас все стремятся к снижению затрат и ускорению вывода продукта на рынок, компьютерное моделирование оказывается очень кстати. Допустим, вы производите авиационные двигатели. Их проверка в ходе физических крэш-тестов обходится в миллионы рублей. Построить же и разрушить компьютерную модель гораздо менее затратно и при этом так же информативно. То же самое касается проектирования автомобилей - они сейчас зачастую рассчитываются на суперкомпьютерах.

Компьютерное моделирование находит применение и в судостроении, и в нефтегазовой отрасли. Нефтегазовые компании приходят к ученым с данными сейсморазведки, чтобы проверить наличие месторождений. Стоимость бурения обычной скважины на суше - $3-5 млн, в море еще выше. Суперкомпьютеры помогают избежать многих ошибок и потерь, хотя компьютерное моделирование тоже стоит недешево.

- Насколько перспективна отрасль суперкомпьютеров?

- Это абсолютно "живая", подвижная сфера, которая сегодня во всем мире является одной из стратегически важных: например, год назад в США была объявлена Национальная суперкомпьютерная инициатива, направленная на продвижение суперкомпьютерных технологий в промышленность. В Индии также есть свой проект - National Supercomputing mission. В его рамках за семь лет будет установлено 70 суперкомпьютеров в разных организациях страны и подготовлено 20 тыс. специалистов в этой области.

В России немало предприятий, которые с помощью суперкомпьютерных технологий решают задачи ОПК, но есть и гражданские проекты, выполняемые такими гигантами, как НПО "Сатурн", "ОДК-Пермские моторы", Компания "Сухой" и др. Супермощные компьютеры нашли применение и в медицине - они востребованы для изучения геномов, разработки новых лекарств.

- Сотрудничаете ли вы с зарубежными коллегами?

- Мы работаем совместно с учеными практически со всего мира, среди наших партнеров - признанные лидеры в области суперкомпьютеров, обладающие колоссальными знаниями и экспертизой. Например, один из сотрудников НИВЦ МГУ - профессор Университета Теннесси (США), директор Центра исследований информационных технологий Джек Донгарра. Он руководит проектом “Открытая энциклопедия свойств алгоритмов: от мобильных платформ до экзафлопсных суперкомпьютерных систем”. Другой не менее известный специалист, профессор Центра вычислений и технологий Университета штата Луизиана (США) Томас Стерлинг, также является нашим частым гостем и партнером.

Мы сотрудничаем с коллегами из многих университетов Японии, Национального суперкомпьютерного центра Испании в Барселоне, суперкомпьютерного центра в Гуанчжоу (Китай). Два года назад у нас был совместный проект с учеными из ЮАР, профинансированный Российским фондом фундаментальных исследований, и сейчас мы планируем подать новую совместную заявку. Кроме того, сотрудничаем практически со всеми странами BRICS. Например, сейчас ведем переговоры с Индией: их заинтересовал проект "Суперкомпьютерное образование", который несколько лет реализовывался в России, и они хотят использовать наш опыт в своих университетах.

- Легко выстроить всю эту кооперацию с учетом сегодняшней ситуации в мире?  

- К сожалению, охлаждение заметно. Периодически возникают неожиданные проблемы. Но что-то и прогнозируемо: так, российские коллективы ученых допущены в качестве соисполнителей к участию в Восьмой рамочной программе ЕС по развитию научных исследований и технологий (HORIZON2020), хотя деньги на исследования получать не могут, то есть равноправного сотрудничества не получается: мы работаем, а финансовой отдачи не имеем. Правда, в последнее время Минобрнауки России иногда компенсирует эти затраты, но это, скорее, исключение, чем правило.

Также сложности возникают, когда мы приглашаем коллег из США на конференцию или семинар. Университетские ученые могут к нам приехать. А вот сотрудникам государственных американских лабораторий сверху дана рекомендация избегать поездок в Россию. Как они говорят, "приехать рады бы, но давайте попозже". И это печально.

- Кто входит в вашу исследовательскую группу в МГУ?

- Часть группы - сотрудники моей лаборатории параллельных вычислительных технологий в НИВЦе, квалифицированные и активные молодые ребята, которые многое умеют, не раз выезжали на международные конференции и выставки. Другая часть - моя кафедра на факультете ВМиК. Кроме исследований они занимаются и суперкомпьютерным образованием, в частности организуют ежегодную Летнюю суперкомпьютерную академию. Она бесплатна, на нее собираются люди со всей России, от студентов до докторов наук. Конкурс составляет два человека на место. И это не просто школа, а, скорее, уже профессиональная подготовка по разным направлениям, от базовых до сложных, например, по квантовой информатике, вычислительной гидродинамике.

- Как вы оцениваете уровень подготовки абитуриентов факультета ВМиК МГУ? 

- К сожалению, уровень подготовки откровенно удручает, он становится все хуже и хуже. Возможно, это связано с изменением политики в области школьного образования, в частности ориентацией на ЕГЭ, когда последний год в школе ученики тратят на то, чтобы научиться сдавать этот тест. О творчестве и дополнительных занятиях речи уже не идет, это их просто не интересуют, главное - подготовиться к ЕГЭ. Это серьезная проблема.  

Но то, что общий уровень подготовки стал хуже, лишь полбеды. Школьные пробелы можно ликвидировать, а вот отсутствие желания вряд ли. Не сочтите меня старым и ворчливым, но нас не надо было особо мотивировать: мы сами ходили на лекции именитых профессоров, интересовались, что происходит в научном мире. А сейчас получается, что университету нужно бороться за посещаемость!

- С чем вы это связываете?

- Сложно сказать. Скорее всего, дело в том, что, хотя сейчас на нашем факультете и нет обязательного распределения, большинство студентов начинают работать по специальности еще во время учебы. И очень быстро смекают, что компании ищут не то что хорошего студента, а готовы взять практически любого - так остро стоит сегодня вопрос нехватки квалифицированных программистов. Поэтому, с этой точки зрения, получается, что прилежно учиться особо и не надо. И мало кто из современных студентов задумывается, что таким образом они обделяют себя знаниями, недополучают образование.

- Если бы у вас была возможность повлиять на реформу школьного образования, на чем бы вы сделали акцент? Может быть, азы высшей математики стоит вводить с детского сада? 

- Здесь нужно быть крайне аккуратным. Общение с детьми, особенно в детском саду или начальной школе, очень тонкая материя. Не уверен, что сюда нужно привносить элементы высшей математики или естественных наук. Хотя, безусловно, завлекать их нужно, но не грузить чем-то обязательным. В этом возрасте стоит очень внимательно смотреть ребенку в глаза, чтобы понять, на что они загораются.

Со своей стороны мы проводим для школьников специальные экскурсии по суперкомпьютерному центру МГУ, и они пользуются большой популярностью. Нас посещают порядка 500 человек в год. Это немалая нагрузка для нашего коллектива, но она того стоит. Когда ребята видят наши супермашины, они сначала поражаются, не могут понять, зачем они нужны, ведь в кармане лежит смартфон, который и так, казалось бы, все может… Но затем быстро смекают, что есть задачи, которые не решить с помощью обычной техники. Им открывается новый мир, неизвестный доселе. Кого-то из них он увлечет, а для других просто станет открытием. Детям надо показывать и объяснять как можно больше, чтобы они могли понять, что их действительно интересует. Иначе мы так и не узнаем, к чему у ребенка есть способности. У каждого школьника должна быть свобода выбора дальнейшего пути.