В.Б.Бетелин, д.ф.м.н., проф., ак. РАН, директор НИИ Системных исследований РАН: об экзафлопной суперЭВМ и безнадежном отставании России

Долгие годы в Рф доминировала теория, что предприятия должны самостоятельно, исключительно за свой счет заниматься всеми вопросами своего развития и технического перевооружения. За последние 17 лет огромные деньги были вложены не в реальный сектор, а в потребительский. В результате, сегодняшний уровень развития отечественной промышленности соответствует, в лучшем случае, общемировым показателям середины–начала 1990-х гг.

Крупнейшие компании Рф отстают от конкурентов по объемам продаж: в нефтедобыче – в 14 раз, в металлургии – в 19 раз, в химической промышленности – в 20 раз, в пищевой – в 40 раз, а автомобилестроении – в 44 раза. В нефтедобывающей отрасли Рф с 1990 по 2005 гг. объем добычи на одного работающего упал в 2,4 раза. Какие еще доказательства важности срочного технологического перевооружения машиностроения нужны? А такое перевооружение означает, прежде всего, внедрение информационных технологий.

Еще советских времен властные структуры недооценивали стратегическую роль массовых информационных технологий – катализатора развития всей промышленности в целом. В современном мире информационные технологии являются, по сути, технологическим оружием, обеспечивающим конкурентоспособность отдельных отраслей и всего государства, а следовательно – экономическую и национальную безопасность страны.

Принципиальная неспособность рыночных механизмов обеспечить технологическое перевооружение промышленности и науки на основе информационных технологий проявилась в пореформенные годы. На сегодняшний день мы в 1000 раз отстаем по применению суперкомпьютеров в промышленности.

В USA сосредоточено порядка 85% мировой мощности суперкомпьютеров, и половина ее используется в американской промышленности. Последние законы USA еще более упрочили положение области промышленного применения суперкомпьютерных технологий. У нас – менее 0,9% мировой мощности суперкомпьютеров, и только 5% от нее используется в промышленности. В результате чего, в отечественном машиностроении не решаются современные производственные задачи.

Суперкомпьютерные технологии обеспечивают принципиальный рывок в повышении производительности труда. Без высокоскоростных расчетных инструментов к 2020 г. Россия не будет представлена ни на одном рынке сложных промышленных изделий.

Системы моделирования для суперЭВМ – это тот технологический инструмент, которого в свободной продаже нет. А без него в XXI веке промышленная страна существовать не сможет. Поэтому необходима комплексная программа перевооружения промышленности на базе суперкомпьютерных технологий, и, прежде всего, машиностроения. В рамках программы требуется сформулировать ключевые задачи-показатели для энергетики, авиации, судостроения и т.п. Достижение этих показателей будет определяться информационными технологиями, в привязке к показателям создаваемых на их основе конкретных продуктов. В рамках выбранных системообразующих компаний задаться целью к определенному сроку вывести на рынок конкретный крупный продукт. Вкладывать в проект государственные деньги и строго контролировать его выполнение.

И самое главное, уже сегодня необходимо готовить конструкторов, которые смогут пользоваться компьютерами уровня 1–5 TFlops (1012 операций с плавающей запятой в секунду).

В этой гонке необходимо успеть, потому что мировой рынок энергетического машиностроения будет поделен так же, как рынок гражданской авиации, который сегодня делят две компании – «Airbus» и «Boeing». Причем авиаконцерн «Boeing» контролирует примерно 75% мирового рынка коммерческих воздушных судов. Когда-то в С.С.С.Р производили 25% магистральных авиалайнеров, но мы этот рынок потеряли. Сейчас нас там нет. Если мы не займемся экзафлопным суперкомпьютером всерьёз, то же самое может случиться и с энергетикой.

Предыстория вопроса

Современный человек обитает в двух средах – природной и технической. Основой технической среды является энергетика. Её доминирование в техносфере сохраняется на протяжении последних двух столетий, начиная с паровой машины Уатта. Фундаментальная наука открывает законы функционирования живой и неживой природы, создавая предсказательно-информационные модели биологических, климатических, геологических и других процессов. Строится модель, ставятся опыты, модель сопоставляется с происходящим в природе. Возможности построения как можно более точной модели зависят от возможностей вычислительных инструментов исследовательской техники. Например, моделирование кровеносной системы человека, , включая капилляры, требует экзафлопной (1018) мощности суперкомпьютера. Моделирование эволюции Вселенной, термояда также требуют очень больших производительностей компьютерных вычислений.

Для объектов технической системы также создаются предсказательно-информационные модели процессов изготовления и функционирования сложной технической системы (СТС), чтобы заранее, ещё до изготовления изделия предсказать, как оно будет вести себя. Для проверки адекватности модели требуемому изделию проводятся натурные или полунатурные испытания, объем которых зависит от точности модели. Чем более точная модель, тем меньший объем натурных или полунатурных испытаний необходимо будет проводить. А значит, сокращаются сроки и цена создания изделия. На сегодня такой подход является основой общемировой тенденцией развития технической среды.

Первые информационные модели (ИМ) в виде комплектов конструкторской, технологической документации, всевозможных расчетов представлялись на бумажных носителях. Радикальный шаг в моделировании был сделан с появлением цифровых технологий, компьютерным (цифровым) представлением всех видов документации, инженерных расчетов и испытаний, появлением рабочих станций, позволявших создавать геометрическую компьютерную модель.

Результатом цифровой революции стало изменение структуры различных секторов экономики. Технологическое перевооружение промышленности, науки и образования на основе массовых «персональных» информационных технологий, увеличение производительность инженерного труда привело к созданию гигантских компаний с большим числом работающих с высоким доходом и высокой выработкой.

Основу рыночной экономики USA составляют 900 крупных отраслей-компаний с общим числом работающих 30 млн человек. Средний доход в этих мегакомпаниях около 40 тыс. долл., выработка на человека 300 тыс. долл., средняя численность 30 тыс. чел.

Это акулы бизнеса, основа экономической деятельности USA. Вокруг них образовалось примерно 5 млн средних и малых предприятий и 20 млн индивидуалов. Постоянные разговоры о существенном вкладе малого и среднего бизнеса в развитие нашей отечественной промышленности никакого смысла не имеют, так как продвигать сколь-нибудь крупные проекты самостоятельно они не могут. «Прилипалы» всё равно ищут «акул». Российский малый бизнес сегодня это «прилипалы» около крупных иностранных компаний.

Развитие суперкомпьютерных технологий

Главным итогом эпохи персональных компьютеров (ПК) в промышленности стало появление в реальном секторе трехмерной документации – конструкторской, технологической, эксплуатационной. Но для более серьезных задач производительности ПК было недостаточно. Погоня за большими мощностями вычислений была обусловлена необходимостью решения важных стратегических задач. В первую очередь, это касалось обеспечения военной безопасности.

В 1981 г. в USA была создана комиссия по проблеме развития высокопроизводительных вычислений. В 1983 г. суперкомпьютерные технологии в USA начали получать государственную поддержку. В 1984 г. было создано агенство высокопроизводительных научных вычислений с бюджетом 200 млн долл. на пять лет. В 1985 г. были открыты пять национальных суперкомпьютерных центров. Закон о федеральной поддержке высокопроизводительных вычислений 1991 г. обязал правительство USA вкладывать в эту тематику значительные средства. Был разработан ряд программ (HPCA – High Performance Computing, ASCI — American Standard Code for Information Interchange и др.) во исполнение этого закона. В 1993 г. появилась первая машина на массовых микропроцессорах Intel Paragon (на RISC-процессорах Intel i860).

Была сформулирована идея, что суперЭВМ нужно строить на массовых элементах и добиваться высокой производительности, не путем повышения производительности единичного процессора, а за счет использования большого числа процессоров, объединенных коммуникационной системой, то есть создания масштабированной сети. И следующий важный момент – эти процессоры были коммерческими. Ставка была сделана на массовые продукты. Была создана сумма коммерческих технологий.

Еще записи на эту же тему:



Страницы: 1 2 3 4

Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2017 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.