Суперкомп’ютер для сучасних технологій - Наука - dt.ua

Суперкомп’ютер для сучасних технологій

21 січня, 2005, 00:00 Роздрукувати Випуск №2, 21 січня-28 січня

Колектив Інституту кібернетики імені В. Глушкова НАН України завершив роботу над суперкомп’ютер...

Іван Сергієнко
Іван Сергієнко

Колектив Інституту кібернетики імені В. Глушкова НАН України завершив роботу над суперкомп’ютером для реалізації інформаційних технологій (СКІТ) - для ефективного розв’язання надскладних математичних задач, що виникають у різноманітних галузях людської діяльності. З введенням у дію цього комп’ютера Україна ввійшла до невеликого кола країн, які володіють надпотужною обчислювальною технікою.

Кореспондент «ДТ» звернувся до генерального директора Кібернетичного центру Національної академії наук України, директора Інституту кібернетики імені В. Глушкова, академіка НАН України І.Сергієнка з проханням розповісти про те, що являє собою суперкомп’ютер СКІТ та які його основні характеристики.

Слід відразу уточнити: йдеться про три суперкомп’ютери різної потужності. Разом у них використано 104 спецпроцесори, і можливості цих комп’ютерів при розв’язанні складних задач можуть використовуватись (у тому числі в режимі оn-line) комплексно. Далі мова піде про один із цих комп’ютерів, про СКІТ-3, в конструкції якого використано 64 процесори. Це 64-процесорний 32-вузловий кластер на основі мікропроцесорів Intel Itanium 2 (1,4 Ггц) із розрядністю 64 біта і можливістю виконувати обчислення зі 128- та 256-бітовою інформацією, з піковою продуктивністю не менше 270—300 мільярдів операцій на секунду і можливістю підвищення продуктивності до 2—2,5 трильйона операцій на секунду, системою збереження даних обсягом мільярд байтів і можливістю нарощування обсягу до 10—15 трильйонів байтів. Створенню цього кластера і введенню його в дослідну експлуатацію сприяло тісне співробітництво Інституту кібернетики з фірмою «Юстар» (Київ), котра як контрагент Інституту кібернетики забезпечила постачання обладнання та матеріалів для кластера, а також із компанією Intel, яка забезпечила технічну та консультативну підтримку у використанні мікропроцесорів Intel Xeon та Intel Itanium-2.

Сучасний комп’ютер - це складний комплекс технічного і математичного забезпечення. Слід відзначити, отже, що створення згаданих комп’ютерів здійснювалось нами паралельно з розробкою відповідного програмно-функціонального забезпечення, що дає можливість ефективно розв’язувати досить складні задачі.

Працював над цим завданням висококваліфікований колектив учених та інженерів. У роботі брали участь тією чи іншою мірою всі інститути Кібернетичного центру. Основний же обсяг робіт був виконаний в Інституті кібернетики. Головний конструктор цієї розробки - доктор технічних наук Валерій Коваль.

Чим принципово відрізняється розв’язування задач на суперкомп’ютері від того, як це відбувається на комп’ютерах звичайних?

Обчислювальний процес на суперкомп’ютері можна проводити як розпаралелену дію - коли розв’язання складної задачі, згідно з певним математичним методом, розбивається на паралельні гілочки, реалізація кожної з яких може здійснюватися окремо на одному з процесорів суперкомп’ютера. Отож, якщо ми маємо, скажімо, 64 процесори і алгоритм розв’язання задачі може бути розбитий на
64 незалежні гілочки, то час розв’язування задачі, порівняно з тим, яким би він був, коли б її розв’язували на комп’ютері звичайному, зменшиться приблизно в 64 рази. Приблизно, оскільки, як правило, прискорення буває трохи меншим, і ось чому: певний час витрачається суперкомп’ютером на організацію обчислювального процесу, зокрема на обмін інформацією, що відбувається між окремими процесорами. В деяких випадках, нечастих, можна сказати, екзотичних, саме ця обставина — обміну інформацією між окремими гілочками — дає несподіваний ефект, прискорення збільшується.

Важливо мати на увазі ту обставину, що СКІТ забезпечений великим обсягом пам’яті, тобто має здатність зберігати значні масиви інформації (бази даних, бази знань), що має велике значення для розв’язування задач надвисокої складності, характерних для вирішення проблем економіки, екології, космічних досліджень, вивчення біологічних та хімічних процесів, проблем матеріалознавства. Нерідко задачі, що їх треба розв’язувати в названих галузях, характеризуються десятками сотень і мільйонів незалежних змінних та відповідних обмежень, які необхідно враховувати під час розв’язання задачі. Цією обставиною й пояснюється необхідність використання ідей розпаралелювання складних обчислювальних процесів та процесів обробки великих обсягів даних і знань, що успішно технічно реалізується на суперкомп’ютерах типу СКІТ.

Чи такі задачі актуальні в Україні?

Безумовно. Це передусім задачі економічного характеру, проблеми технологічного передбачення, задачі економічного прогнозу, що особливо важливо для економіки перехідного періоду. Чим ретельніше, чим детальніше ми зможемо проаналізувати наші можливості, тим упевненіше окреслимо свій шлях у майбутнє.

Наша екологія надто занедбана, вона потребує постійного і всебічного моніторингу. Задачі розвитку наукових досліджень. Питання ефективного використання супутників Землі для розвитку народного господарства. Проблеми проектування складних машин (літаків, енергетичних котлів, ракетної техніки). Задачі військового комплексу.

Для досліджень більшості з означених проблем нам поки що достатньо середніх потужностей суперкомп’ютера типу СКІТ. Уже нинішнього року ми, якщо буде відповідне фінансування, можемо забезпечити роботу комп’ютера з досить великим обсягом пам’яті і швидкодією до одного трильйона операцій на секунду.

Багато країн уже нині потребують ще потужніших комп’ютерів. Наприклад, у Японії працює надпотужний комп’ютер для розв’язання задач, пов’язаних із передбаченням загрозливих стихійних явищ — землетрусів, цунамі. Задачі ці надзвичайно складні, оскільки величезні обсяги інформації про стан довкілля, що збираються в реальному часі з різних джерел, розміщених і в океані, і в космосі, мають оперативно сходитися, класифікуючись у базах даних суперкомп’ютера, щоб стати основою для складання прогнозів погоди та передбачень можливих аномалій. Як ми чуємо, останніми роками кількість потерпілих від стихійних лих у Японії значно зменшилася. І вже тільки це виправдовує величезні матеріальні витрати, які йдуть на створення суперкомп’ютерних систем.

У США також приділяється надзвичайно велика увага розробці аналогічних систем. Це пов’язано з необхідністю розв’язувати подібні проблеми — передбачення землетрусів, повеней. І, звичайно, задачі космічних досліджень, розвитку науки, зокрема біології та медицини, задачі ядерного синтезу тощо. Величезні капіталовкладення виводять США і в цій справі на передові позиції.

А які справи з новою комп’ютерною технікою в Європі, в Росії?

Є повідомлення про те, що ряд країн (Англія, Іспанія, Німеччина) об’єднують свої зусилля і можливості для створення суперкомп’ютерних систем. Об’єднуються зусилля не тільки для створення суперкомп’ютерів як технічних засобів, ідеться про всю інфраструктуру, яка дозволяє, перш ніж розпочати розв’язання задач (насамперед — економічних, екологічних, військових), своєчасно забезпечити накопичення відповідної інформації, попередню її обробку та підготовку до розв’язання певних задач. Ідеться також про розробку спільними зусиллями потужного математичного забезпечення, яке дасть можливість розв’язувати складні задачі та здійснювати контроль за роботою систем такого класу. Спільне використання технічних інтелектуальних можливостей різними країнами — справа, безумовно, вигідна й розумна. Тут доречно нагадати, що нині і звичайний персональний комп’ютер, і складні суперкомп’ютери складаються з деталей та вузлів, що їх розробляють у різних куточках світу. Так і має бути в умовах міжнародного розподілу праці, коли кожна країна, кожна фірма намагаються виконувати ту роботу (пристрої, деталі, процесори, пам’ять, програмне забезпечення), яку вони здатні робити найкраще. Цим і забезпечується ефективність роботи.

Наші найближчі сусіди, Білорусь і Росія, також об’єднали свої наукові сили для створення суперкомп’ютерів, і їм це вдалося, вони зробили ряд сучасних систем, які успішно використовуються, більше в Білорусі поки що. Тим часом Росія, як повідомлялося, виділила з бюджету останнім часом 10 млн. доларів на цю справу.

Ми, до речі, тісно співпрацюємо з російськими і білоруськими вченими, інженерами в цій галузі, оперативно обмінюємося результатами своїх досліджень. Маємо добрі робочі контакти з Інститутом програмних систем РАН, науково-дослідним інститутом ЕОМ (Мінськ), Московським університетом імені М. Ломоносова, Обчислювальним центром РАН імені А. Дородніцина, Інститутом точної механіки і обчислювальної техніки імені С. Лебедєва та іншими.

Так само Інститут кібернетики активно співпрацює з університетами і відповідними фірмами США, Англії, Німеччини, Китаю, Японії, Кореї. Маємо з ними не тільки наукові контакти, а й спільні роботи, що ними фінансуються. Це дає нам змогу в умовах фінансової кризи останніх років підтримувати рівень досліджень та розробок, бути на передових позиціях у цій галузі.

До речі — про рівень. Відомо, що частина фахівців, зокрема й у нашій галузі, у ці нелегкі роки змушена була податися на заробітки, багато їх досі працюють в різних закордонних фірмах. Із Росії близько половини провідних програмістів виїхали в пошуках заробітку. І наш інститут це не оминуло. Нині важко назвати науково розвинену країну, в якій би не працювали наші люди. І, приємно усвідомлювати, успішно працюють, зажили доброї слави. До речі, вони нам нерідко істотно допомагають у налагодженні контактів із західним світом. І це не тільки контакти, що зводяться до організації симпозіумів, конференцій, спільних публікацій, це й виконання спільних проектів із зарубіжними фірмами, які ними фінансуються. Колеги нерідко стають нам у пригоді при отриманні міжнародних грантів, виконуючи які, ми маємо можливість розвивати дослідження з інформатики в Україні, в Національній академії наук, у наших університетах.

Одне слово, незважаючи на від’їзд частини фахівців (до п’яти відсотків), Інститут кібернетики імені В. Глушкова — сьогодні повноцінна наукова організація, в якій працюють фахівці вищої кваліфікації: серед них — понад 50 докторів та понад 200 кандидатів наук. Як відомо, на базі Інституту кібернетики в системі Національної академії наук було створено Кібернетичний центр із шести інститутів — крім Інституту кібернетики як базової організації, Інститут програмних систем, Інститут математичних машин і систем, Інститут космічних досліджень, Інститут прикладного системного аналізу, Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій та систем. В усіх цих інститутах працюють висококваліфіковані фахівці.

Треба сказати, що про наукові кадри ми дбали завжди, так повелося з самого початку, так було ще тоді, коли ми студентами виконували дипломні проекти як частину планової інститутської теми. Нині інститут тісно співпрацює з вузами України. У нас працює філія кафедри обчислювальної математики Київського університету імені Т.Шевченка, філія кафедри автоматизованих систем обробки інформації і управління Національного технічного університету «КПІ», а також кафедра теорії оптимального управління та інформатики Московського фізико-технічного інституту. Наші провідні спеціалісти, працюючи на цих кафедрах, а також на відповідних кафедрах університету «Києво-Могилянська академія», готують для себе майбутніх співробітників та аспірантів. Інакше кажучи, спільними зусиллями нам вдалося створити таке середовище, в якому є всі можливості для здібної молоді знайти свій інтерес у науці, вибрати своє майбутнє. До речі сказати — при розробці СКІТу, і особливо його програмного забезпечення, істотну роботу виконували деякі молоді випускники Київської політехніки, які останніми роками прийшли працювати в інститут.

Також недавно Інститут кібернетики разом із Техаським університетом (США) виграв грант на стажування групи студентів американських університетів у нашому інституті. Група вже сформована і приїде до нас навесні нинішнього року.

Хтось подумає: американські студенти — це добре. А чи студенти з наших областей так само можуть відбувати практику в столиці?

Для нас це звичайна справа. Саме після такого стажування випускники з інших областей стають нашими аспірантами. Університети обласних центрів для підготовки магістрів укладають відповідні договори з нашою кафедрою в НТУ «КПІ» і після цього підключаються до навчання в Інституті кібернетики у філії цієї кафедри. Зазначеною можливістю скористалися вже сім університетів.

Отже, з чого складається робота СКІТу, починаючи від паралельних обчислень?

Розробка методів, що дозволяють ефективні паралельні обчислення, почалася порівняно давно, коли вчені зрозуміли, що наступний стрибок у пришвидшенні обчислень можна зробити за рахунок розподілу обчислень.

В Інституті кібернетики ще на початку 80-х років минулого століття В. Глушков висловив ідею побудови комп’ютера на базі макроконвеєрних обчислень, що передбачало можливість реалізації на комп’ютері саме паралельних обчислень. Згодом таку машину було створено — на жаль, Віктор Михайлович не дожив до цього. Вона виявилась досить ефективною. Та саме розпався Радянський Союз, справа зупинилася, машина не пішла в серійне виробництво.

І все ж вона дала поштовх математикам і програмістам до розробки таких нових методів розв’язання різноманітних класів задач, які дозволяли їх реалізацію на комп’ютері на основі паралельних обчислень.

Тут слід мати на увазі, що традиційна математика не завжди передбачала процес розпаралелювання обчислень, і саме при створенні методів із можливим розпаралелюванням обчислень виникають труднощі, які не завжди вдається подолати. З другого боку, існують широкі класи задач, розв’язання яких ефективніше саме на основі застосування методів із паралельними обчисленнями. Це, наприклад, широкий клас методів математичного програмування, зокрема наближені методи дискретної оптимізації, поле застосування яких надзвичайно широке — від проектування складних об’єктів до управління ними.

Ми підійшли до побудови СКІТу, маючи міцну основу, істотні програмістські напрацювання. Що ж до нашого досвіду, набутого ще до розробки комп’ютера макроконвеєрного типу, то він загальновідомий. Наші ЕОМ — «Київ», «Дніпро-1», «Дніпро-2», МІР, «Промінь» та інші — добре попрацювали свого часу на економіку і стали етапом на шляху розвитку науково-технічного поступу.

Потрібно також згадати, що і в галузі теорії програмування в Україні завжди підтримувався високий рівень наукових досліджень. Завдяки цій обставині, переходячи на програмування паралельних обчислень для СКІТу, ми не затрималися на старті, бо були досить готові до розробки сучасного програмного забезпечення. Авторитет українських програмістів та інформатиків у науковому світі незаперечний. На користь цього твердження можу навести, для прикладу, хоч би два останніх приємних для нас факти.

Нещодавно міжнародна організація з інформатики CEPIS, що працює при Європейському Союзі, прийняла до свого складу Українську федерацію інформатики. Це дає нам можливість за кошти CEPIS проводити наукові конференції, симпозіуми, а також здійснювати, згідно з європейськими стандартами, підготовку та перепідготовку наших спеціалістів із комп’ютерної грамотності з правом видачі відповідних сертифікатів, які визнаватимуться у країнах Євросоюзу. До речі, Україна — єдина з пострадянських країн, федерацію інформатики якої прийнято до CEPIS. Це дуже важливо, оскільки дає можливість нашим спеціалістам різних профілів (медикам, біологам, аграріям, математикам, фізикам, економістам та ін.), влаштовуючись на роботу за кордоном, претендувати на вищу оплату своєї праці.

Другий приклад. Цими днями до нас звернулися представники Європейського Союзу з проханням дати згоду на проведення в Києві на базі Кібернетичного центру НАН України міжнародної конференції з програмування паралельних обчислень, з проблем розробки відповідного математичного забезпечення. Європейський Союз на проведення цієї конференції готовий виділити відповідні кошти. Звичайно ж, ця пропозиція означає визнання успіхів наших програмістів зарубіжними колегами.

Де можна застосувати суперкомп’ютер уже тепер?

Конструкція суперкомп’ютера передбачає користування його можливостями як безпосередньо, так і на відстані, наприклад, із допомогою системи Інтернет. Сфера застосування — передусім там, де потрібна надшвидкісна чи регулярна і термінова обробка великих масивів даних, пов’язана з великим обсягом обчислень. Як правило, ця обробка даних зводиться до необхідності розв’язання складних задач великої розмірності (сотні тисяч чи десятки мільйонів змінних і такого ж порядку кількість обмежень). Це і задачі оптимізаційного плану розвитку економіки країни чи окремого регіону, наприклад, задачі оптимізаційного управління складними об’єктами, задачі проектування складних споруд чи процесів (проектування технологічних процесів, супутників, атомних станцій та ін.), проблеми вибору найкращих шляхів розвитку бізнесу чи, скажімо, задачі розшифровки генома людини. Цей перелік важливих задач можна продовжити, він практично безмежний. Важливо те, що вже сьогодні зазначені задачі ми можемо ефективно розв’язувати, оскільки тепер маємо сучасні власні суперкомп’ютери, відповідні математичні моделі та методи.

Переважна більшість виробничих технологій, що їх використовує наша промисловість, виникла за умов, які докорінно відрізняються від сучасних. Як наслідок, вади старих технологій (висока енерго- та ресурсомісткість, низька продуктивність праці, негнучкість при оновленні асортименту продукції) стають серйозним гальмом для економічного розвитку України. Виникає проблема визначення бажаних напрямів змін таких технологій та оцінки відповідності фактичних змін цим напрямам.

Для розв’язання цієї проблеми, серед інших підходів, слід застосувати економічно-математичне моделювання, зокрема моделі міжгалузевого балансу зі змінними нормативами виробничих витрат. Такі моделі почали розглядати ще академіки
В. Глушков та В. Михалевич у 70-ті роки минулого століття. Звичайно, тоді орієнтувалися на потреби планової економіки.

Враховуючи специфіку перехідного періоду, ці моделі останнім часом були докорінно перероблені та доповнені в Інституті кібернетики. Важливі результати у цій сфері одержані, зокрема, професором М. Михалевичем.

Так, наприклад, ми розглядали задачу планування скорочення виробничих витрат, що створило б передумови для безінфляційного підвищення оплати праці. З математичної точки зору, це досить складна оптимізаційна задача. Для її розв’язання потрібен значний обсяг розрахунків. До того ж така задача може, на бажання фахівця-економіста, розв’язуватись багаторазово, з різними початковими даними, яким відповідатимуть різні концепції технологічних змін та інноваційного розвитку. Як зауважив свого часу академік Глушков, щоб фахівець не втратив інтересу до процесу варіантних розрахунків, проміжки часу, протягом яких комп’ютер генеруватиме варіанти, можуть тривати, щонайбільше, декілька хвилин. Отже, для розв’язання такої задачі має використовуватись потужна обчислювальна техніка. Оскільки алгоритм розрахунків побудовано таким чином, що потрібно здійснювати велику кількість не залежних між собою обчислень, дуже перспективним видається застосування багатопроцесорної техніки, зокрема кластерного комп’ютера. Фактично, час на реалізацію алгоритму нам вдалося скоротити у стільки разів, скільки задіяно у суперкомп’ютері процесорів. Таким чином, використовуючи СКІТ для цієї задачі, ми сьогодні розв’язуємо її за прийнятний час (кілька десятків хвилин).

Тепер докладніше зупинимося на окремих задачах у галузі космічних досліджень, що їх наші спеціалісти розв’язують на СКІТ-3. Для нас це важливо, адже Україна — космічна держава, і в процесі освоєння космосу її роль значуща. Роботи, про які я далі говоритиму, а отже і відповідне програмне забезпечення, виконані співробітниками Інституту космічних досліджень НАН України під науковим керівництвом відомого спеціаліста з теорії управління інформатики академіка В. Кунцевича.

З самого початку відзначимо, що задачі, про які йтиме мова, до останнього часу вважалися (через відсутність потужної обчислювальної техніки) практично нерозв’язними.

Одним із найефективніших застосувань штучних супутників нині є використання їх для дослідження Землі і навколоземного простору з космосу. Так, зокрема, фотографії окремих ділянок Землі дають можливість розв’язувати широкий спектр задач землекористування, охорони лісових масивів, контролю за розвитком різного роду стихійних і техногенних процесів.

Оскільки розробка, виготовлення, виведення на орбіту космічних апаратів та їх експлуатація коштують десятки мільйонів доларів, то завданням першорядного значення стає визначення орбіт супутників і програм роботи комплексу бортової апаратури.

До моніторингових космічних систем (КС) ставляться суворі вимоги щодо періодичності спостерігання і якості інформації. Забезпечити короткі розриви — від кількох годин до кількох діб — у спостереженнях об’єктів, розміщених на території України, можна лише з допомогою супутникових угруповань, орбітальні параметри яких належним чином оптимізовані, узгоджені з характеристиками бортових апаратурних комплексів і наземних засобів зв’язку. Контрольні приклади пошуку оптимального поєднання параметрів КС дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) на кластерному комп’ютері показали, що для виконання всіх розрахунків потрібно кілька годин безперервної роботи, тоді як аналогічний розрахунок на персональному комп’ютері займає кілька тижнів і, як правило, не закінчується успішно через похибки в його роботі.

Організація раціональної експлуатації моніторингових КС — це задача комбінаторної оптимізації, яка розв’язується із застосуванням так званих паралельних генетичних алгоритмів. Час, що відводиться на розв’язання задачі, становить десь кілька десятків хвилин, упродовж яких належить скласти план-графік оптимального завантаження бортових апаратурних комплексів спостереження заданих об’єктів території з супутникового угруповання.

24 грудня 2004 року в рамках реалізації ІІІ Національної космічної програми України з космодрому «Плесецьк» (Росія) українською ракетою-носієм «Циклон-3» успішно запущено космічний апарат «СІЧ-ІМ» разом із «Мікросупутником» (вагою всього 66 кг). Супутник «СІЧ-ІМ» призначений для оперативного збирання даних про стан Світового океану і суші для господарських потреб та дослідження іоно- й магнітосфер Землі. І хоч орбіта супутника трохи відрізняється від розрахункової, все ж, за рахунок певного скорочення терміну його активного функціонування, створились унікальні можливості для реалізації наукової програми.

Якісно нові можливості, створені введенням в експлуатацію обчислювального комплексу СКІТ, дадуть змогу істотно підвищити ефективність використання розроблюваного на підприємствах ракетно-космічної галузі України космічного апарата нового покоління «С12-2».

Знімки Землі, одержані з космічних апаратів, з ряду причин спотворені різного гатунку перешкодами, отож виникає необхідність відновлення правдивого зображення. Ця задача фільтрації перешкод стосовно космічного апарата Метеостат була успішно розв’язана на СКІТі.

Космічний апарат Метеостат — європейський супутник, призначений для гідрометеорологічних досліджень. Він проводить зйомку земного диску з інтервалом у півгодини і просторовою розподільною здатністю 2,5 км на піксель. Ці знімки надходять до Інституту космічних досліджень у рамках співробітництва з європейською організацією експлуатації метеорологічних супутників. Супутник геостаціонарний, тобто він не змінює свого положення відносно поверхні Землі, а висока частота знімків, що надходять у нашу систему, дозволяє використовувати останні при розв’язанні задач оперативного кліматичного спостереження, побудові короткочасних прогнозів, дослідженні глобальних кліматичних змін тощо.

Розроблені в Інституті космічних досліджень алгоритми фільтрації знімків ефективно прибирають шуми на знімках КА Метеостат, але потребують для своєї реалізації великого обсягу обчислень. Завдяки розпаралелюванню обчислень вдалося досягти істотного скорочення часу обрахунку.

Було також розв’язано задачу побудови карти хмарності з використанням математичного апарату марківських випадкових полів. Це потужний інструмент, але його реалізація на однопроцесорному комп’ютері потребує неприйнятного для практики часу обрахунку. За приблизними підрахунками, обробка повного зображення КА Метеостат на сучасному комп’ютері може зайняти більше доби. З використанням СКІТа цей час скоротиться до півгодини.

Отримані результати дають можливість побудувати систему оперативного спостереження за розвитком хмарності і надзвичайних ситуацій метеорологічного характеру в реальному часі, що дуже важливо для метеорологічного прогнозування, планування аерокосмічних зйомок і авіаперельотів.

Після чорнобильської катастрофи стало очевидно, як бездумно ми господарюємо на своїй землі, як не вміємо спрогнозувати завтрашнього дня.

Надпотужний комп’ютер допоможе передбачити небезпеки, які чатують на нас.

Діям людини звичайно мають передувати ґрунтовні дослідження, які показали б можливі наслідки цих дій. Видобуток корисних копалин, необґрунтоване вирубування лісів, створення підземних споруд спричиняють як погіршення екології грунтів, так і значні руйнації, що можуть закінчуватися катастрофами. Визначити запобіжні заходи — надзвичайно складна задача. Ускладнення зумовлені тим, що досліджувані процеси мають просторовий (тривимірний) характер. В Інституті кібернетики розроблено нову інформаційну технологію дослідження та прогнозу розвитку основних явищ, характерних для реальних ґрунтових середовищ. Технологія ця базується на нових математичних моделях. Розроблено високоточні обчислювальні методи комп’ютерного розрахунку складних явищ за цими моделями. Значні результати у цій галузі одержані в Інституті кібернетики член. кор. НАНУ В. Дейнекою і В. Скопецьким, а також в Інституті прикладного системного аналізу — акад. НАНУ
М. Згуровським та його учнями. На основі використання цих результатів створено комп’ютерні засоби діалогового, значною мірою автоматизованого, дослідження об’єктів. Створення таких засобів — складна задача, але її можна розв’язати, спираючись на потужні можливості математичного забезпечення сучасних комп’ютерів. Розрахункова складова математичного забезпечення потребує величезних потужностей комп’ютерів. Ідеться, скажімо, про розв’язання проміжних систем алгебраїчних рівнянь із більш ніж 1 млн. невідомих. Певною мірою для окремих класів задач цю проблему ми вирішили, оскільки з допомогою нового комп’ютера вже розв’язуються системи алгебраїчних рівнянь із 1 млн 300 тис. невідомих. Розв’язання такої системи на СКІТ здійснюється за 23 хв. Розв’язано також задачу про рух рідини в тришаровому масиві значної території, площею 27 км на 35 км (зона Чорнобиля), з 230 тис. невідомих. Усе це дає надію на можливість вирішення хоч би частини як проблем екології, так і проблем раціонального природокористування.

Потужність суперкомп’ютера нарощуватиметься.

Спочатку ми подвоїмо потужність СКІТ як щодо його швидкодії, так і обсягу пам’яті. Крім цього, ми потурбуємося про те, щоб територіально віддалені користувачі були забезпечені надійними та швидкісними каналами зв’язку з комп’ютером. Не менш важлива проблема, яка чекає свого вирішення ближчим часом, — істотне розширення програмного забезпечення комп’ютера, що має дати можливість ефективно використовувати його в різних сферах людської діяльності. Це потребуватиме підключення до зазначеної роботи фахівців різних професій — математиків, матеріалознавців, фізиків, економістів, хіміків, геологів, біологів тощо. Дуже багато важитимуть подальша розробка сучасних математичних методів, що дозволяють ефективну реалізацію паралельних обчислень, та побудова відповідних математичних моделей. Це й послужить базою для розробки сучасного програмного забезпечення нової обчислювальної техніки.

Між іншим, коли ми завершували роботу над суперкомп’ютером, коли вже видно було, як-то кажуть, берег, — таке піднесення панувало, люди не помічали, що стемніло, що робочий день давно закінчився. Здавалося, немає втоми. Давно такого не було. Ми мали мету і знали, що можемо її досягти. Усвідомлювати це радісно й гірко. Радісно — зрозуміло чому. А гірко від думки, що стільки часу втрачено, стільки можливостей не використано.

Ми повідомляємо тільки дійсно важливі новини. Долучайся до Telegram-каналу DT.UA
Помітили помилку?
Будь ласка, позначте її мишкою і натисніть Ctrl+Enter
Додати коментар
Залишилось символів: 2000
Авторизуйтеся, щоб мати можливість коментувати матеріали
Усього коментарів: 0
Випуск №34, 14 вересня-20 вересня Архів номерів | Зміст номеру < >
Вам також буде цікаво