Десять лет назад президент Дм. Медведев с энтузиазмом взялся строить суперкомпьютеры быстрее и круче, чем в Америке. Лучше бы не брался… По итогам последнего ноябрьского – самого влиятельного – рейтинга ТОП-500 самых мощных машин в мире мы свалились в самый низ списка. На уровень примерно Папуа – Новая Гвинея. На Совете по науке никто даже не обмолвился о суперЭВМ. Говорить президенту Путину такие неприятные вещи – дураков нет. Поэтому продолжаем активно строить цифровую экономику и делать вид, что «в остальном, прекрасная маркиза, всё хорошо, всё хорошо!».
О туманных перспективах российской суперкомпьютерной индустрии «АН» поговорили с директором Института программных систем РАН, доктором физмат наук, член-корреспондентом РАН Сергеем АБРАМОВЫМ.
Суперкомпьютеры «мильонами» считают
– Сергей Михайлович, какие наши машины вошли в ноябрьский рейтинг ТОП-500?
– Всего три российских суперкомпьютера: на 79-м месте «Ломоносов-2» в МГУ, на 282-м – компьютер Cray в главном вычислительном центре Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, на 485-м – «Ломоносов-1».
Но ТОП-1 – суперкомпьютер Summit (IBM), который был создан по заказу Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США (читай – атомного оружия), показал пиковую производительность 200 петафлопс (200 квадриллионов операций в секунду), а «Ломоносов-2» – около пяти петафлопс. При этом коллеги из IBM говорили, что были ограничены мощностью линии электроэнергии и могли сделать ещё более мощный суперкомпьютер.
Разрыв в списке, кстати, очень велик. Например, 450 систем (90%) дают всего 3% от производительности самого быстрого суперкомпьютера.
– Недавно от одного крупного чиновника слышал дословно: «Нам надо превзойти США в суперкомпьютерах на душу населения». Тогда, мол, наступит эра цифровой экономики и «ужо» заживём!
– Есть общепринятые определения термина «суперкомпьютер» – это вычислительные системы, превосходящие по производительности другие системы. Пятьсот самых производительных машин (по тесту производительности LINPACK. – Ред.) и входят в рейтинг ТОП-500. Так вот, если вычислительная система входит в этот рейтинг, то это суперкомпьютер. Если нет – извините. Всё остальное – от лукавого.
– Какое место в мире мы занимаем по общей производительности? Каков наш кусок мирового вычислительного пирога?
– Можем ориентироваться только на открытые данные. Например, как у нас, так и за рубежом есть супервычислители, которые свою производительность не афишируют. Но цифры вполне сопоставимы.
Доля России в совокупной мировой производительности суперкомпьютеров – 0, 32% (в 2009 году – 2, 5%). Статистически ускользающая величина. У Китая – 31, 11%. Японии – 7, 74%. США – 37, 64%. И Евросоюза – 17, 65%.
Крайне любопытно сравнить эти цифры с другим мировым пирогом – ВВП. Итак, Китай – 14, 84% мировой экономики. Япония – 5, 91%. США – 24, 32%. ЕС – 21, 37%. Мы – 1, 8%. При соотношении этих двух долей получаем некий условный показатель, или коэффициент устремлённости конкретной страны к цифровой экономике. У Китая он самый большой – 2, 10. У США – 1, 55. Даже у ЕС – 0, 83. Россия почти в пять (!) раз хуже – 0, 18.
А также в области балета мы впереди планеты всей
– Американцы говорят, что мы отстали от них по суперкомпьютерным технологиям на 5, 5 года.
– Рейтинг «пятьсот» публикуется два раза в год. Можно просто сравнить суммарную мощность всех российских суперкомпьютеров и посмотреть – сколько лет назад такая же производительность была, например, у американских машин. Это и будет отставанием по годам. В 2018 году мы отстали от США на 11 лет. От Китая – на 9, 5 года. От Европы – на 10 лет. И отставание сегодня самое большое за всё время, которое можно анализировать.
Если же сравнивать самый быстрый американский суперкомпьютер и российский, то на сегодня отставание – 8, 5 года. Это антирекорд за всё время наблюдений! Предыдущий антирекорд был в 2004 году: отставание в 7, 5 года. Но когда мы сделали СКИФы (проект Союзного государства. – Ред.), то в 2009 году отставание сократилось до 2, 5 года! Мы тогда реально могли сделать машину если не самую производительную в мире, то в пятёрку мы бы точно вошли. Но денег никто не дал.
Сейчас отставание критическое. До недавнего времени каждые 11 лет суперкомпьютеры становились мощнее в 1000 раз. Представьте себе автомобиль. В 1917 году его скорость была 10 км/час, в 1928 году – уже 10 000, в 1939 году – 10 000 000! В нашем случае это длилось 40 лет. И только сейчас рост замедлился из-за технических сложностей. Сегодня временной интервал для нового рывка – примерно 16–17 лет. И все страны, кроме России, стремятся первыми сделать этот рывок. Значит, отставание станет необратимым.
– Сколько стоит создание самой мощной машины в мире?
– 150–200 миллионов долларов.
– Вы простите, но какое дело простому человеку до этих ваших соревнований, рывков и прочего? Вы удовлетворяете собственное любопытство за государственный счёт, а ему на зарплату прожить надо и детей накормить. Бог с ним, с отставанием…
– В 2004 году президент совета конкурентоспособности США Дебора Винс-Смит сказала: «Страна, желающая победить в конкуренции, обязана (must!) победить в вычислениях!» Тот же Китай услышал и понял эту фразу и всего за 8–10 лет создал целую суперкомпьютерную инфраструктуру. И сейчас в ТОП-1 идёт ноздря в ноздрю с США. А средняя зарплата – уже больше российской. Суперкомпьютерная индустрия – это снижение себестоимости продукции, рост производительности труда, а следовательно, улучшение жизни. Сегодня 30% прироста сельхозпродукции дают цифровые технологии.
Все современные самолёты, как гражданские, так и военные, считает суперкомпьютер. То же самое с автомобилями. Мало кому известно, что «Кортеж» для первого лица считали в питерском политехе. Современные скоростные поезда, гидро- и газовые турбины – всё это суперкомпьютеры. Памперсы, чипсы, даже платья моделируют на высокопроизводительных вычислительных установках, которые сделаны по суперкомпьютерным технологиям. У нас в России по программе СКИФ ребята моделировали аварию на АЭС, какие заражённые районы, как их деактивировать. Просчитывали сейсмическую устойчивость разного типа зданий и конструкций. Все лекарства считаются на суперкомпьютерах! Срок их выхода к потребителям сокращается буквально в разы. Все крупнейшие фармкомпании пользуются национальными суперкомпьютерными центрами.
Костлявая рука американского рынка
– У них нет своих мощностей?
– Есть, но иногда ставятся такие задачи, которые может решить только очень мощная машина из ТОП-1 или ТОП-5. США из бюджета выделяют каждый год до 6 миллиардов долларов на создание и работу национальных суперкомпьютерных центров. Из бюджета оплачиваются электричество, работа программистов и математиков. Туда может обратиться любой бизнесмен с задачей любой сложности.
Математики переводят эту задачу, например сделать новый автомобиль более экономичным, на машинный язык, прогоняют задачу через суперкомпьютер, интерпретируют полученный результат и вручают его заказчику. Тот уходит счастливый, оформив на себя интеллектуальную собственность, делает конкурентно превосходящую продукцию, берёт рынок и платит налоги. За работу машины и персонала он не заплатил ни цента…
– Как?!
– Государство получит свои деньги с налогов, с создания новых рабочих мест. С завоевания новых сегментов мирового рынка. Это так называемая политика бюджетной эффективности. Когда я рассказывал это в наших Минфине и Минэкономразвития, то там долго смеялись. Сказали, что помнят такой термин, но считать бюджетную эффективность не умеют. Поэтому, мол, машинным временем надо торговать.
– Давайте ещё раз повторим! Самая рыночная страна в мире…
– Строит за средства бюджета национальные суперкомпьютерные центры с мощнейшими машинами, туда обращается бизнес, и ему бесплатно помогают создавать конкурентно превосходящие изделия. Это и называется «победить в вычислениях»!
Между молотом и наковальней
– Сколько в США таких центров?
– Федерального уровня три: так называемые национальные суперкомпьютерные лаборатории. Но ещё практически в каждом штате есть свои региональные центры, есть отраслевые, крупные корпоративные. То есть созданы иерархия, суперкомпьютерная структура.
Похожая ситуация в Китае, в Евросоюзе, Японии. Везде суперкомпьютеры – это забота государства, общее благо. Потому что конкурентно превосходящая продукция – это в конечном итоге работа на развитие всей страны.
У нас же ситуация прямо противоположная. Такое впечатление, что суперкомпьютерные технологии сегодня в России просто никому не нужны. Ведь это оружие победы в конкурентной борьбе. Мы же на деле, а не на словах ни с кем не конкурируем ни внутри, ни вовне. Кто конкурирует с «Газпромом»? С КамАЗом? С «Роснефтью»? Или «Ростехом»? Им проще добиться дотаций, что-то запретить или повысить пошлины.
Яркий пример. Уральский университет находит предприятие, которое выпускает паровые молоты. Проблема была в том, что наковальня быстро разваливалась от удара молота. Они просчитали всё, и суперкомпьютер нарисовал им другую форму наковальни, которая весит в три раза меньше и стоит в три раза дешевле. Пришли к директору, а тот их послал: если я сделаю всё по вашей схеме, то буду продавать наковальни в три раза реже и зарабатывать на каждой продаже в три раза меньше. Ему всё равно, он монополист. И так по всей стране…
– Но если завтра война, если завтра в поход?
– Мы, учёные, «накачиваем мышцы», чтобы по первой команде «упал, отжался!» мы могли бы упасть и отжаться. Сегодня в отрасли две критические проблемы: энергопотребление и охлаждение суперкомпьютеров. Они взаимосвязаны. Если, предположим, машина берёт 1 МВт на работу, то в прежних системах охлаждения ещё 1 МВт уходит на охлаждение. У нас разработана принципиально новая система охлаждения: погружная в специальный диэлектрик или поливная им же. «Волшебная вода» отводит тепло. Закончена работа над «кипящим» охлаждением. Держим эту технологию в запасе. Энергопотребление снижается в разы.
На основе нашей же разработки СКИФ «Паутина» в команде примерно за два года можно разработать интерконнект (система связи между машинами) минимум для ТОП-10. На разработку спецпроцессоров также уйдёт примерно два года. Пока нет ускорителей, без которых высочайшей производительности добиться невозможно. Есть НИР «Ускоритель», но на него выделено 00 рублей 00 копеек. Но китайцы смогли эту проблему решить, значит, сможем и мы. Потом отдаём файл на фабрику, которая «печёт» по нашему заказу микросхемы, отбраковывает, заливает в корпус, а мы уже собираем свой суперкомпьютер.
Примерно через 2–3 года мы смогли бы ворваться в ТОП-5 или даже ТОП-1. Понимание, как это сделать, есть. Но занятое место, конечно, не самоцель. Главное – это решение задач в интересах страны, а для этого необходима постоянная отработка новых технологий по созданию суперкомпьютеров и высокопроизводительных вычислителей.
Если мы этого не сделаем, то можно заканчивать пустые разговоры о какой-то там мифической цифровой экономике и конкурентоспособности страны. Закрывать границы и устраивать тут экологически чистую аграрную страну по дедовским рецептам.