НАЙТИ РАБОТОСПОСОБНЫЙ АЛГОРИТМ
Успешно завершился научный семинар российско-германской рабочей
группы по вычислительным наукам и высокопроизводительным
вычислениям, организованный Институтом вычислительных технологий
СО РАН (Новосибирск) и Центром высокопроизводительных вычислений
(Штутгарт, Германия) (см. «НВС»,
N 36). Заседания семинара
проходили в новом конференц-зале ИВТ СО РАН, оборудованном
прекрасной мультимедийной проекционной техникой. Кроме обсуждения
докладов и дискуссий по конкретным проблемам вычислительной
науки, немецкая делегация математиков побывала в институтах:
Гидродинамики, Теплофизики, Теоретической и прикладной механики.
Участники семинара решили встретиться вновь через два года в Германии.
Корреспондент «НВС» Галина ШПАК рассказывает о первом дне работы
российско-германского семинара. В этот день, 30 сентября, удалось
поговорить с экспертами рабочей группы по вычислительным наукам и
высокопроизводительным вычислениям профессорами Э. Краузе и
М. Рэшем (Германия).
«Зачем он так долго говорит, объясняет? Написал бы уравнение, и
дело с концом!» Я воспользуюсь добродушно-насмешливой репликой
математика по поводу манеры изложения результатов научного
доклада, связанного с математическим моделированием, для того,
чтобы напомнить, что модель это лишь иной способ выражения
математических соотношений. Любые модели можно выразить в
математических уравнениях, а затем вывести из них кривые,
графики, картинки, «проигрывая» их на компьютере. Математическое
разнообразие отразилось довольно широко в тематике семинара, на
котором обсуждались сложные задачи математического моделирования,
задачи разработки новых алгоритмов, компьютерных программ
различного назначения и ключевых элементов новых информационных
технологий.
|
Профессор Э. Краузе и академик Ю. Шокин |
На открытии семинара директор ИВТ академик Ю. Шокин ограничился
приветствием и представил собравшимся председателя первого
заседания рабочей группы, известного ученого-механика, профессора
Эгона Краузе, Почетного доктора Сибирского отделения РАН.
Профессор Э. Краузе не только объявлял имена авторов докладов, но
и легко вовлекал в дискуссию всю аудиторию и сам задавал вопросы
докладчикам. Открывался семинар докладом ак. Ю. Шокина и доктора
физико-математических наук Л. Чубарова «Информационные и
телекоммуникационные системы для управления в чрезвычайных
ситуациях».
Актуальность исследований и моделирование катастрофических
процессов очевидны. Грозную силу природы почувствовали все
новосибирцы, оказавшись в зоне действия сильного землетрясения 27
сентября в районе Кош-Агача на Алтае (в переводе на русский «последнее дерево»).
И неспроста профессор Краузе спросил
докладчика о системах оповещения людей о надвигающейся опасности,
качестве и достоверности информации. Судя по реакции зала, это
пока слабое звено, по крайней мере, в нашем Сибирском регионе.
|
Профессор М. Рэш |
Доклад Михаэля Рэша «Высокопроизводительные вычисления в
инженерии и науке» продемонстрировал возможности
суперкомпьютерного центра в Штутгарте и его развитие, в том
числе, возможно, за счет использования разработок Института
вычислительных технологий.
В свободные минуты, в перерыве между заседаниями руководители
немецкой делегации не отказали мне в интервью.
Профессора Э. Краузе знают многие ученые новосибирского
Академгородка и по совместной работе, и по публичным лекциям,
которые он охотно читает для молодых научных сотрудников,
студентов НГУ и НГТУ. Так что мы быстро нашли общий язык, хотя
общались через переводчика (рабочий язык семинара английский).
Профессор Краузе, я знаю, что вы приезжали в Академгородок еще
во времена академика Н. Яненко и довольно часто, когда он был
директором Института теоретической и прикладной механики.
Известно, что вы Почетный доктор Сибирского отделения и этим
многое сказано. И все-таки, насколько вам интересно
сотрудничество, в данном случае с научными группами Института
вычислительных технологий, почему в научном мире уделяется такое
большое значение математическому моделированию?
В свое время, ответил Э. Краузе, я лично контактировал с
профессором Н. Яненко и часто приезжал в Академгородок. С далекого
1969 года мы начали проводить совместные конференции,
международные симпозиумы, посвященные именно компьютерному
моделированию. И работа в этом направлении продолжается сегодня.
Задачи физики и механики, которые мы решаем, усложняются. Гораздо
проще провести компьютерное моделирование, нежели натурный
эксперимент. Понятно, что и компьютерный, и натурный эксперименты
довольно дорогое удовольствие, но компьютерный требует
все-таки меньше затрат. К тому же, если располагаешь хорошими
методами
Тем не менее даже самые точные модели это не действительность,
а приближение к ней. Поэтому исследователи используют оба подхода
и натурный, и компьютерный. Проводится сравнение и
рассматривается, насколько точной является математическая модель.
Насколько мне известно, вы занимаетесь проблемой безопасности
космических полетов, чтобы снизить аварийность космических
аппаратов, предотвратить гибель космонавтов. Вспомним трагедию
спускаемого аппарата Колумбия-шаттл.
Технологии производства шаттлов уже тридцать лет. Понятно, что
за это время были разработаны новые материалы и модифицирована
конструкция корабля. Если сейчас строить шаттл, он будет
выглядеть совсем по-другому. Проблема безопасности остается
открытой. В Германии и в России еще в 1989 году стартовал
совместный проект институтов при университетах в Мюнхене,
Штутгарте, Аахене и в Новосибирске, с Институтом теоретической и
прикладной механики. В рамках этого проекта как раз решались и
вопросы безопасности космических аппаратов. Проведено множество
экспериментов в аэродинамическом комплексе ИТПМ, а в Штутгарте
проводились компьютерные вычисления. Долгосрочная программа
заканчивается в этом году, но уже речь идет о ее продолжении,
настолько актуальны оказались результаты и возникшие задачи. А
совместный проект по системам безопасности с учеными США недавно
остановлен американской стороной, но это уже политический
вопрос
Мы сейчас больше участвуем в Европейско-российских
проектах.
Почему вас привлекает сотрудничество именно с Сибирским
отделением?
Во-первых, в Сибирском отделении очень высококвалифицированные
специалисты, а во-вторых, прекрасные условия для проведения
экспериментов, что используется в наших совместных проектах.
Ситуация такая программное обеспечение разрабатывается
совместно российско-германской стороной, а испытываться оно будет
на суперкомпьютерах в Штутгарте. Собственно, это и цель будущей
работы, которую курирует наша совместная группа экспертов, разработка
алгоритмов здесь, в Сибирском отделении и конкретно в Институте
профессора Шокина, а реализовывать их у нас, в
Центре, на высокопроизводительных ЭВМ. Суть в том, чтобы
российские ученые могли приехать в Штутгарт и опробовать свои
модели, свои алгоритмы и вернуться обратно с полученными
результатами, новой информацией.
Скажите, пожалуйста, можно ли сформировать такой проект,
чтобы, допустим, соединить в единое целое так называемый
Московский суперцентр, Новосибирск и суперкомпьютерный центр в
Штутгарте?
Безусловно, возможно. В этом, собственно, и состоит идея
проекта, так называемый «Grid-Computer», «Сетка», распределенные
вычисления.
Такие проекты уже существуют?
Безусловно. И в Новосибирске один из узлов подобной «Сетки»
будет находиться в Институте вычислительных технологий.
И последний вопрос: вы будете читать здесь лекции для молодых
специалистов?
Нет. На этот раз у меня другие цели. Я участвую в собрании
экспертов.
Извините, а в Институт теплофизики для какой цели вы
торопитесь?
Накануне открытия семинара немецкая делегация посетила этот
институт, а я, к сожалению, не смог туда поехать, потому что
встречался с профессором Н. Добрецовым
Благодарен, что в
Институте теплофизики меня ждут.
Профессор Э. Краузе, можно сказать, «старожил» Академгородка, а
его молодой коллега Михаэль Рэш, директор штутгарского Центра
высокопроизводительных вычислений приехал в наши края впервые.
Выяснилось, что он по специальности прикладной математик,
закончил университет, защитил диссертацию в
Штутграте, получил по конкурсу профессорское место в Хьюстоне
(США), а затем вернулся в Германию и возглавил суперкомпьютерный
центр.
Прошу профессора М. Рэша вкратце прокомментировать свой обзорный
доклад о развитии суперкомпьютерного центра.
Прежде всего, как известно, высокопроизводительные
суперкомпьютеры позволяют решать многопараметрические задачи,
которые невозможно решить с помощью эксперимента.
Вторая мысль о высокопроизводительных вычислениях. Это не только компьютеры.
Это и люди, и методы, и информация
Интересно было бы узнать, что происходит в мире в области
высокопроизводительных вычислений и как выглядит на мировом фоне
суперкомпьютерный центр в Штутгарте. О возможностях
суперкомпьютерного центра в Академгородке пока говорить не будем.
Если говорить о высокопроизводительных вычислениях в мире
вообще, то основная движущая сила это Соединенные Штаты
Америки. Но в США больше заинтересованы в наращивании высокой
производительности машин в ущерб, как нам кажется, качеству
вычислений решаемых задач. Нельзя сказать, что мы делаем нечто
противоположное, но тем не менее наш Центр особое внимание
уделяет качеству расчетов, а не быстродействию, пиковой
производительности
В конечно счете, и у суперкомпьютеров существует предел
возможностей. Как раз поэтому мы и заинтересованы в
сотрудничестве. Известно, что нельзя всё найти в одном месте.
Где-то очень хорошие методы, где-то очень хорошая техника.
Прогресс может быть достигнут совместными усилиями.
Скажите, какие-то работы вас могут привести в восторг?
Профессор улыбнулся:
Я как раз и приехал в Новосибирск, чтобы посмотреть, может
быть, здесь найдется что-то интересное. У профессора Э. Краузе
давние контакты с институтом, а я недавно стал директором Центра
высокопроизводительных вычислений. Я очень заинтересован, скажем
так, в методах, алгоритмах, то есть в теоретической основе
вычислений.
На сколько порядков увеличилось быстродействие ЭВМ? Лет
двадцать назад самой высокопроизводительной и умной считалась
машина серии Cray, а современные американские же превосходят
такую мощную систему.
Самая быстродействующая система сейчас находится в Японии. Это
специализированный суперкомпьютер Earth Simulator, который
возглавляет сейчас мировой рейтинг, с характеристикой 39,9 терафлопс.
Почти 40! Это в десять-двадцать тысяч раз
производительнее, чем обычные настольные персональные компьютеры.
Сами американцы называют эту машину «Американским спутником».
Хорошая шутка!
Создание системы Earth Simulator очень сильно задело
американцев, и они намереваются в ближайшие пять лет переплюнуть
японцев. Десять лет в США игнорировали свою систему Cray, потому
что были заинтересованы в цифре, пиковой производительности. А
сейчас Cray обнаруживает «второе дыхание». Эта система способна
посоревноваться с японским суперкомпьютером. У системы Cray и
одноименной производящей компании хороший потенциал.
Какими же возможностями располагает суперкомпьютерный центр в
Штутгарте?
Проблема в том, что мы располагаем скромным финансированием.
Если сравнивать, то получится десять процентов от бюджета,
который имеют японцы и американцы. Наша задача выбрать
правильную систему, исходя из наших возможностей, найти
правильных людей, что мы и делаем, а в комплексе надеемся на
хороший результат. В принципе, нам удалось обойти американцев в
распределенных вычислениях. Самое важное, что в Штутгарте есть
связь с индустрией. Работа нашего Центра концентрируется на
определенных конкретных вещах. Во-первых, считаем большое
количество инженерных задач. Например, задачи оптимизации
двигателей, форм крыла самолета и оптимизации форм автомобилей.
Работаем и в интересах биологической науки, медицины. Допустим,
моделирование течения крови.
Очень похожие задачи решаются и в институтах Сибирского
отделения. Дело за созданием совместного проекта?
Для этого мы сюда и приехали обсудить, подумать.
стр. 4
|