Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 1609

Академик РАН Борис Четверушкин в материале "АиФ" "Россия в гонке вычислений"

Академик РАН Борис Четверушкин в материале "АиФ" "Россия в гонке вычислений"
Научный руководитель Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН академик Борис Четверушкин дал большое интервью корреспонденту "АиФ" Дмитрию Писаренко. С разрешения автора публикуем этот материал

Россия в гонке вычислений

Почему по мощности суперкомпьютеров мы уступаем даже Саудовской Аравии?

10 февраля исполнилось 110 лет со дня рождения академика Мстислава Келдыша – главного теоретика советской космонавтики и выдающегося организатора науки.

Он руководил работами по созданию ЭВМ для нужд атомной и ракетно-космической отрасли, развивал вычислительную технику и прикладную математику. О том, в каком состоянии у нас сейчас находится эта область науки, «АиФ» поговорил с академиком Борисом ЧЕТВЕРУШКИНЫМ, научным руководителем Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН.

«Уже подходим к пределу»

Борис Николаевич, у кого сейчас в мире самые мощные вычислительные системы?

– У Японии, США и Китая. Японцы в 2020 г. запустили машину «Фугаку», её пиковая производительность – 537 петафлопс (единица, используемая для измерения вычислительной мощности; обозначает 1015 операций с плавающей запятой в секунду. – Ред.). Далее в списке две американские машины от IBM, следом – китайская.

Самая мощная система в России – это «Кристофари», она принадлежит Сбербанку. Имеет лишь 8 петафлопс мощности. Нас обошла даже «великая научная держава» Саудовская Аравия, которая находится со своей машиной, созданной для  моделирования процессов нефтедобычи, на 10-м месте.

Наши вычислительные системы отстают от зарубежных аналогов в десятки раз. Это очень серьёзная проблема. Нужно найти средства, чтобы конкурировать в этой гонке вычислений.

Но наша страна всегда славилась сильной школой программирования. Или дело не в людях, а в «железе»?

– Конечно, математики – это наш интеллектуальный «золотой фонд», и мы стараемся предот­вращать утечку мозгов. Из  нашего института, кстати, она была не очень большой. Была утечка в IT-индустрию, но люди в основном оставались в России. Школа программирования у нас действительно сильная. Импульс, который придали ей Келдыш и его соратники, за 5–7 лет заложив весь набор методов, сохранён до сих пор. У нас большие достижения, и наши учёные находятся на переднем фронте исследований. Но мы уже подходим к пределу, изощряясь на той технике, что у нас есть. Нужны более мощные машины!

Сейчас в научном мире происходит революция, ожидается появление новых алгоритмов, позволяющих одновременно работать сотням тысяч независимых ядер в процессорах. Есть такая проблема: когда ядер слишком много, они начинают мешать друг другу. Это как толпа, которая стремится пройти через узкую дверь. Для решения требуются логически простые и эффективные алгоритмы. На их поиск нацелены учёные всех развитых стран. Думаю, к 2023 г. рубеж в 1 тыс. петафлопс будет достигнут. Такие машины станут мощной «молотилкой», они смогут решать множество прикладных задач.

Например?

– Упомянутый мною японский суперкомпьютер «Фугаку» планируют использовать для моделирования ситуации с распространением инфекций, в частности – коронавируса. Он будет обрабатывать огромный массив информации – вероятность проникновения вируса через маску, влияние ограничительных мер, наличие в том или ином районе ковид-диссидентов и др.

Мы тоже строили модель борьбы с пандемией. По анализу сообщений в интернете учитывалась численность не только ковид-диссидентов, но и ковид-алармистов, и тех, кто дошёл до ручки, сидя в квартире, и кому уже плевать на безопасность, поскольку надо семью кормить. И знаете, для чего ещё может пригодиться такая модель? Для предотвращения уличных беспорядков! Она проводит не просто анализ сообщений, но и настроений. Понятно, что сотрудники силовых ведомств и  сейчас это делают. Но человек не в состоянии отследить все потоки в интернете. Это может делать только машина. А после того как появились призывы куда-то идти, собираться на несанкционированный митинг, уже надо включать противодей­ствие и вести контрпропаганду, задействуя психологов.

Как накормить каждого

Ваш институт создавался для решения сложных математических проблем, связанных с гос­программами исследования космоса, развития атомной энергетики. Тогда все понимали, насколько это важно. Сейчас в каких областях необходимы высокопроизводительные вычисления?

– Масса применений в промышленности и экономике. Во-первых, это создание новой техники. У нас есть программы, которые проводят расчёты лопастей и крыльев вертолётов. Они высчитывают генерацию шумов, срыв вихрей, подъёмную силу. Так можно найти оптимальную форму и повысить КПД. Вообще, технологии высокопроизводительных вычислений в 2–2,5 раза ускоряют создание образцов новой техники. И делают её дешевле. Например, это касается краш-тестов при производстве автомобилей. Там без моделирования не обойтись.

Во-вторых, добыча углеводородов. При добыче нефти под землю закачивается вода, но у неё вязкость гораздо меньше, чем у нефти, и это приводит к разного рода трудностям. А вычислительный мониторинг увеличивает выход нефти на 2–3%. Это с лихвой окупает затраты на вычислительные технологии.

В-третьих, прогнозирование катастроф и непредвиденных ситуаций, оценка рисков. Это позволяет быстро принимать решения в случае ЧП. Для прогнозирования используют нейро­сеть и машинное обучение, но, чтобы она эффективно работала, нужно много вводных данных. А где их взять, ведь катастрофы, к счастью, не каждый день происходят? Поэтому математикам приходится моделировать виртуальные сценарии: что будет, если сломается вот этот блок на электростанции или остановится атомный реактор? Так создаются прецеденты и набирается статистика, а для этого нужны большие вычисления.

То есть вычислительные методы делают нашу жизнь безопаснее?

– Безусловно. Есть госпро­грамма «Безопасный город». Мы недавно по поручению президента Академии наук проводили её экспертизу и в целом одобрили. Это автоматизированная система, которая в круглосуточном режиме контролирует ситуацию на улицах и объектах городской инфраструктуры. Там учитывается огромное количество данных, в т. ч. автомобильный трафик.

Кстати, о транспорте. У нас огромная страна, много транспортных проблем. Надо рассчитывать потоки, чтобы оптимизировать их, сделать экономически оправданными. Надо строить хабы в регионах – не всё же через Москву ездить! Такая задача тоже требует больших вычислительных мощностей.

Масса применений в медицине. О борьбе с пандемией я сказал. Вторая важная тема – создание новых лекарств. Компьютер просматривает миллионы вариантов молекул и оценивает, как они взаимодействуют с вирусом, выбирая самую эффективную. На её основе делают препарат.

Или вот интересное направление – нутрициология, наука о питании. Как выбрать оптимальное меню для каждого конкретного человека, живущего в России? Закладываем в вычислительную систему множество параметров – возраст, пол, регион проживания, уровень доходов, физическую активность, национальные особенности, хронические заболевания и т. д. Машине мощностью 10 пета­флопс понадобится один день, чтобы выполнить расчёт оптимального питания на год вперёд для каждого гражданина страны. И потом вы приходите к врачу, он смотрит и даёт персональные рекомендации, как вам лучше питаться, какие продукты и в каком количестве покупать.

Это ведь ещё и экономика! Так правительство сможет узнавать, сколько потребуется той или иной сельхозкультуры. Проще говоря, сколько гречки посеять, а сколько репы.

Я вам больше скажу. Если бы Октябрьская революция произошла не 100 лет назад, а сейчас, в наши дни, то, с учётом развития вычислительной техники и искусственного интеллекта, плановая экономика могла бы быть гораздо более успешной.

Значит, если бы у Ленина была ЭВМ, коммунизм, возможно, был бы уже построен?

– Не исключено. Конечно, об этом можно спорить, но рациональное зерно здесь есть. При планировании можно учитывать все потребности и интересы населения, закладывая их в машину. И она будет выдавать рекомендации, какие отрасли народного хозяйства надо развивать, а какие – притормозить. Интересы людей, состояние здоровья, тенденции, смену моды – всё это можно учитывать. Думаю, при дальнейшем развитии вычислительной техники мы к этому придём. Рынок ведь по­строен на симпатиях населения: что люди покупают, то и развивается. А если искусственный интеллект будет отслеживать эти тенденции и давать прогноз – для экономики только плюс.

Хочется, чтобы наша власть обратила внимание на призыв учёных. России в силу её нынешнего геополитического положения необходимо резко увеличить мощность вычислительного парка. Надо создавать линейку высокопроизводительных машин. Возможные затраты – 100 млрд руб., но это тот случай, когда экономить нельзя. В XX в. в разорённой войной стране мы создали атомную промышленность. Сейчас нашли средства на борьбу с пандемией. Если не найдём их на развитие вычислительной техники, начнём отставать по всем фронтам.

 

Борис Николаевич Четверушкин академик РАН

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.