Сегодня в информагентстве ТАСС ученые РАН обсуждали катастрофическое отставание России по суперкомпьютерам. Президент РАН Александр Сергеев, академики РАН Игорь Каляев и Борис Четверушкин поделились своим экспертным мнением в рамках онлайн-конференции. Зачем нам нужны суперкомпьютеры? Какие проблемы они способны решить, и как занять достойное место в мировой гонке вычислений? Об этом – в нашем материале.
Сегодня в мировой ТОП-500 входят лишь два российских суперкомпьютера. По мощности супервычислителей наша страна находится на 18 месте среди других государств. "Мы находимся практически на задворках суперкомпьютерного мира", – метко подчеркивает Игорь Каляев – руководитель Совета по приоритету научно-технологического развития России "Переход к цифровым интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создания систем обработки больших данных, машинного обучения и искусственного интеллекта".
Ученый отметил, что гонка суперкомпьютеров очень стремительна. Она движется по закону Мура, когда увеличение производительности мощных суперкомпьютеров ежегодно растет практически в два раза. Так, например, в 2018 году самым мощным суперкомпьютером был китайский Sunway (125 петафлопс), в 2019 году – американский Summit (200 петафлопс, то есть 200 тыс. трлн. операций в секунду), а уже в 2020 – японский "Фугаку" мощностью в 537 петафлопс. Тем временем Россия далека от лидирующих позиций: "К сожалению, мы в этой гонке практически не участвуем. Более того, мы отстаем все больше и больше…", – говорят ученые.
Президент РАН Александр Сергеев подчеркнул, что мощные суперкомпьютеры нужны не только ученым для решения определенных узких задач, но и крайне необходимы для развития нашей экономики, промышленности, медицины и так далее. Особое внимание глава РАН акцентировал на таком вопросе, как "цифровые двойники", без которых невозможно конкурировать с другими странами в современном цифровом мире и совершать научные прорывы.
"Сейчас наблюдается тенденция доминирования компьютерных экспериментов. Создаются цифровые двойники. За последние 30-40 лет человечество перешло к периоду, когда компьютеры стали инструментом для их создания. Работы ведутся в значительном числе институтов", – отмечает Александр Сергеев.
Одна из задач, которые могут решать такие двойники, – это моделирование погоды и климата. Кроме того, их применение бесценно в промышленности. Цифровые двойники способны сэкономить производителям миллионы долларов, ведь с помощью компьютерной модели мы можем испытывать те или иные свойства самых разных машин.
По данным компании Ford, если бы реальные автомобили разбивались о бетонную стену с одновременным замером необходимых параметров съемкой и последующей обработкой результатов, понадобилось бы от 10 до 150 прототипов для каждой новой модели и десятки миллионов долларов, пишет "Российская газета". (Примечание: ранее, проектируя автомобиль, конструкторы обязательно разбивали его, направляя в стену, чтобы увидеть, как машина держит удар).
Еще одна сфера применения цифровых двойников – это конструирование материалов в цифровой химии. По словам Александра Сергеева, мощности суперкомпьютеров особенно необходимы в создании нужных вариантов и технологий. Очень часто промышленность, выступая заказчиком, не знает точно, из каких материалов должно быть сделано то или иное новое изделие, но имеет представление о желаемых свойствах нового материала: его упругости, массе и т.д. Благодаря цифровым двойникам ученые могут смоделировать новые материалы, понять, из каких атомов и молекул их можно собрать. Таким образом специалисты смогут перебрать множество самых разных вариантов и предложить промышленности наиболее выгодное и качественное решение.
Научный руководитель Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, академик Борис Четверушкин подчеркнул, что суперкомпьютеры нужны не только для ученых, но и для общества. Так, например, японский суперкомпьютер "Фукаго" сейчас занимается изучением социальных последствий пандемии COVID-19 и созданием дальнейших прогностических моделей. Кстати, медицина – это та область, где суперкомпьютеры особенно важны. С их помощью можно решать сложнейшие медицинские проблемы и проводить актуальные исследования. Кроме того, супервычислители необходимы и для сельского хозяйства. "С помощью суперкомпьютеров мы можем планировать нашу экономику. Сейчас трудно назвать те области народного хозяйства, где суперкомпьютерные технологии не дали бы положительного эффекта", – считает ученый.
"Слишком высокой производительности не бывает!", – подчеркивает глава РАН. По словам Александра Сергеева, неучастие России в мировой суперкомпьютерной гонке означает существенное технологическое и промышленное отставание нашей страны от других государств.
Неужели все так плохо? Не совсем, есть и позитивные моменты. Так, например, наша страна пока еще занимает достойные позиции в алгоритмике суперкомпьютеров. Как отметил академик Четверушкин, в этой области сейчас вообще происходит настоящая революция. Ситуация в мире стремительно меняется, и появляются новые, более совершенные алгоритмы работы суперкомпьютеров, совершенствуется математический аппарат. Российские ученые успешно разрабатывают алгоритмику и матобеспечение для суперкомпьютерных систем.
Если Россия хочет обеспечить национальную безопасность, создать конкурентоспособную продукцию, предложить инновации завтрашнего дня — то сегодня ей нужно лидировать в супервычислениях, уверены ученые. Нужно участвовать в гонке передовых государств мира по созданию все более высокопроизводительных суперкомпьютеров. При этом недостатка в "рабочих руках" и хороших идеях у нас нет. Вопрос лишь в том, готово ли государство уделить должное внимание этой проблеме? Объединив свои усилия, наша страна сможет занять достойное место в гонке вычислений, главное – начать действовать.
