Хочешь победить в конкуренции — считай!
В конце ноября 2024 года в Институте программных систем им. А. К. Айламазяна РАН (ИПС РАН, г. Переславль-Залесский) состоялся тринадцатый Национальный суперкомпьютерный форум (НСКФ-2024), собравший специалистов из 56 организаций. Традиционно на Форуме обсуждали состояние и перспективы развития российской и мировой суперкомпьютерной отрасли, проблемы создания и применения суперкомпьютерных, грид- и облачных технологий. Специалисты — участники научно-практической конференции вынуждены были констатировать, что отрасль в нашей стране переживает не самые простые времена.
За прошедший год (с ноября 2023 года) в полтора раза сократилась доля России в суммарной производительности земного шара по рейтингу Тор500 и в полтора раза уменьшился коэффициент цифровизации экономики. С этих данных начал свой доклад член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук Сергей Михайлович Абрамов, главный научный сотрудник ИПС им. А. К. Айламазяна РАН на пресс-конференции, прошедшей во время Форума.
Сергей Михайлович рассказал, что суперкомпьютеры появились ещё в 1940—1950-х годах и развивались как отдельная ветка ИТ-отрасли. В нынешней ситуации суперкомпьютерные технологии — единственный инструмент победы в конкуренции. То есть страна, желающая победить в конкуренции, обязана быть первой в вычислениях. Это связано с тем, что мир находится в постиндустриальной эпохе, и для нового технологического уклада требуется новая инфраструктура — государственная сеть мощных национальных суперкомпьютерных центров, объединённых сверхбыстрыми каналами связи в единую систему, плюс персонал, сервисы и правовое регулирование. «В век пара нужно строить железные дороги, в век электричества — электрифицировать страну, в век углеводородов — прокладывать магистральные нефтепроводы, газопроводы, в постиндустриальный век — возводить суперкомпьютерные центры, подключённые к мощным линиям электропередачи и образующие единую информационную среду», — пояснил Сергей Абрамов.
Суперкомпьютерная индустрия включает в себя суперкомпьютерное образование, производителей суперкомпьютеров и тех, кто их использует (бизнес, науку, оборонные и силовые структуры), и без участия государства существовать не может. То есть именно государство должно вкладываться в её развитие. В США с 2005 года на создание и содержание СК-индустрии из бюджета (как из федерального, так и регионального) тратится от 2 до 6 млрд долларов в год. Другой пример — Китайская Народная Республика. В 2016 году самым мощным суперкомпьютером в мире был китайский Sunway TaihuLight. Он построен за 210 млн долларов, из которых 70 млн выделили из федерального бюджета, 70 млн — из бюджета региона (области) и 70 млн — из бюджета райцентра. Потраченные деньги возвращаются в бюджет в виде налогов, ведь с помощью суперкомпьютеров получают новые знания, технологии, изделия.
Сергей Абрамов остановился на том, что такое, собственно, суперкомпьютер: «Если открыть Википедию, то найдёте, что это самая мощная вычислительная система. Понятно, что речь идёт о производительности — количестве операций в секунду. Причём важна реальная производительность (обозначается Rmax), достигнутая на реальной задаче, а не пиковая, не имеющая никакого отношения к жизни. И на разных задачах одна и та же установка может показывать разную реальную производительность».
Но можно ли сказать, что суперкомпьютер — это самая производительная система в каждый момент времени? «В этом случае в мире будет один суперкомпьютер, что не хорошо. Их должно быть несколько», — сказал Сергей Михайлович. Сколько именно? Много лет назад, в 1993 году, остановились на цифре 500 самых производительных систем, их и стали называть суперкомпьютерами. Так был организован рейтинг Тор500, который обновляется каждые полгода. Однако тут есть нюанс: не все реально существующие установки подают заявки на вхождение в Тор500 — из соображений национальной безопасности и по разным другим причинам. «Поэтому окончательная редакция такая: суперкомпьютер — это система, имеющая реальную производительность, которая соответствует производительности машин, включённых в соответствующую по времени редакцию списка Тор500», — заключил С. Абрамов.
Как формировалась суперкомпьютерная индустрия, а вместе с ней и менялся список Тор500? Долгое время рост был очень бурным, отрасль развивалась по экспоненте. Примерно каждые 11 лет производительность увеличивалась в тысячу раз. Но затем из-за технических трудностей этот рост замедлился (табл. 1).
Что же такое увеличение производительности в тысячу раз каждые 11 лет? «Представьте себе, что подобная ситуация была бы в автомобильной промышленности. То есть если в 1917 году автомобили ездили со скоростью 10 км/ч, то в 1928-м их скорость была бы 10 000 км/ч — в восемь с лишним раза быстрее скорости звука в воздухе. По прошествии ещё 11 лет — это всего лишь 1939 год — автомобили бы ездили со скоростью 10 млн км/ч. И если этот ряд продолжить, то автомобили в прошлом веке должны были превысить даже не первую, а вторую или третью космические скорости, а ещё через один цикл стать гораздо быстрее, чем скорость света. Понятно, что ни в одной отрасли в мире ничего подобного не наблюдается. А в суперкомпьютерной индустрии мы это видим в течение очень большого периода времени», — подчеркнул Сергей Михайлович.