Новости кафедры от 04.03.2010

Челябинская область делает ставку на развитие суперкомпьютерных и грид-технологий

Впервые в РФ в рамках отдельной области разработана и принята специальная концепция, направленная на более активное использование суперкомпьютерных и грид-технологий для развития местной экономики и научного потенциала

Челябинск, 4 марта 2010 г. – Сегодня в Челябинске проведено Региональное совещание по развитию суперкомпьютерных и грид-технологий, организованное Правительством Челябинской области при участии Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ). Впервые в РФ в рамках отдельной области разработана и принята специальная концепция, направленная на более активное использование суперкомпьютерных и грид-технологий для развития местной экономики и научного потенциала.

В работе совещания приняли участие: Первый заместитель губернатора Челябинской области по вопросам агропромышленного комплекса, член правительства Челябинской области А.Н. Косилов, министры и представители профильных министерств и комитетов областного правительства, ведущие специалисты РФ в области суперкомпьютерных и грид-технологий, руководители крупнейших промышленных предприятий Челябинской области, ректоры ведущих областных вузов, руководители областных НИИ и КБ, представители коммерческих структур, а также научной элиты Южного Урала.

С отдельными докладами выступили:       
- С.М. Абрамов, директор Института программных систем имени А.К. Айламазяна РАН, член-корреспондент РАН - об использовании результатов суперкомпьютерной программы "СКИФ-ГРИД" в целях технологической модернизации и повышения конкурентоспособности высокотехнологичных отраслей промышленности России;
- В.В. Воеводин, заместитель директора Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ имени М.В. Ломоносова, член-корреспондент РАН -  о подготовке кадров в области развития и применения суперкомпьютерных и грид-технологий в РФ;
- А.Л. Шестаков, ректор ЮУрГУ - о развитии суперкомпьютерных и грид-технологий в Южно-Уральском государственном университете;
- об опыте применения суперкомпьютерных технологий, использовании высокопроизводительных вычислений в инженерном проектировании и анализе, а также о современных технологических платформах и сервисах для этого класса задач рассказали директор по информационным технологиям НПО "САТУРН" Ю.А. Зеленков, генеральный директор ООО "ТЕСИС" С.Н. Курсаков и директор по развитию корпоративных проектов корпорации Intel в России Н.С. Местер.

Инновации, реализуемые в Челябинской области в части внедрения и реального использования суперкомпьютерных технологий для развития и повышения конкурентоспособности не только местной экономики, но и всего Уральского Федерального Округа (УФО), очень показательны для России в целом, особенно в контексте следования вектору модернизации страны, провозглашенному Президентом РФ Дмитрием Медведевым.   Суперкомпьютерные и грид-технологии входят в состав стратегических информационных технологий Российской Федерации, что зафиксировано в решениях Совета безопасности РФ.

"Поставленная Президентом Российской Федерации Дмитрием Анатольевичем Медведевым задача модернизации и технологического обновления всей производственной сферы отечественной экономики немыслима и невозможна без мощного развития информационно-компьютерных технологий, полного задействования потенциала суперкомпьютерных систем, объединенных высокоскоростными каналами передачи данных. Челябинская область, являющаяся сегодня одним из лидеров в России по развитию и применению суперкомпьютерных и грид-технологий, должна это лидерство не только сохранить, но и упрочить. И эта цель для нас вполне достижима", – отметил во вступительном слове перед участниками Совещания Первый заместитель губернатора Челябинской области Андрей Николаевич Косилов.

В настоящее время в Челябинской области имеются два суперкомпьютерных центра (СКЦ): СКЦ Южно-Уральского государственного университета (г. Челябинск); СКЦ Российского федерального ядерного центра – Всероссийского научно-исследовательского института технической физики (ВНИИТФ, г. Снежинск). При Правительстве Челябинской области на постоянной основе действует Рабочая группа по развитию и внедрению суперкомпьютерных и грид-технологий, созданная распоряжением Губернатора Челябинской области в октябре 2009 г.

ЮУрГУ – суперкомпьютерный лидер Челябинской области

Лидером по внедрению суперкомпьютерных технологий в Челябинской области является Южно-Уральский государственный университет. В вузе создан самый мощный на Урале суперкомпьютерный центр, который используется для решения фундаментальных и прикладных задач с целью развития научного потенциала и экономики области. До недавнего времени ЮУрГУ обладал одним из самых высокопроизводительных в России суперкомпьютеров "СКИФ-Урал" (в текущем рейтинге ТОР50 наиболее мощных компьютерных систем СНГ он занимает 10 место), однако фактически его загрузка достигла 100%, что обусловило необходимость дальнейшего расширения суперкомпьютерного парка университета.

В октябре прошлого года ЮУрГУ заключил контракт на установку суперкомпьютерного комплекса "СКИФ-Аврора" с максимальной производительностью в 24 ТФлопс, созданного альянсом в составе ЗАО "РСК СКИФ" (российский разработчик и интегратор суперкомпьютерных решений), Института программных систем имени А.К. Айламазяна РАН (исполнитель от России программы Союзного Государства по развитию суперкомпьютерных вычислений и грид-технологий "СКИФ-ГРИД"), итальянской компании Eurotech Group (разработчик и интегратор индустриальных компьютерных решений) при технической поддержке корпорации Intel. Уже на этапе тестирования эта система заняла 450-е место в последнем мировом рейтинге Top500 (ноябрь 2009 г.). На данный момент в текущем рейтинге лучших отечественных суперкомпьютеров новый вычислительный комплекс "СКИФ-Аврора", устанавливаемый в  ЮУрГУ, претендует на четвертое место. Его полный ввод в промышленную эксплуатацию планируется завершить в начале 2 кв. этого года.

ЮУрГУ является полноправным участником программы "СКИФ-ГРИД" и участвует в разработке программного обеспечения для суперкомпьютеров семейства "СКИФ". Вычислительные системы университета входят в суперкомпьютерную грид-сеть "СКИФ-Полигон" Союзного Государства, что позволяет использовать их мощности ученым и исследователям, работающим в других городах России и в республике Беларусь. Южно-Уральский государственный университет является соучредителем Суперкомпьютерного консорциума университетов России (www.hpc-russia.ru).

"ЮУрГУ – инновационный вуз, вкладывающий ресурсы в современную научно-учебную базу и создание мощного суперкомпьютерного центра. Это позволяет нам готовить высококвалифицированных специалистов для науки и промышленности, обладающих знаниями и практическим опытом в передовых областях высокопроизводительных вычислений и инженерного моделирования, а также участвовать в решении задач развития научного потенциала и экономики не только Челябинской области, но и всего Уральского Федерального Округа. Сотрудники университета включены в состав рабочей группы по суперкомпьютерным и грид-технологиям при областном правительстве", – отметил в своем выступлении на региональном совещании ректор ЮУрГУ Александр Леонидович Шестаков.

 Развитие суперкомпьютерных и грид-технологий – приоритетное направление для Челябинской области и, в перспективе, УФО

В преддверии регионального совещания Губернатором П.И. Суминым была подписана "Концепция развития суперкомпьютерных и грид-технологий в Челябинской области на период до 2018 года". Следует отметить, что фактически впервые в РФ в рамках отдельной области разработана и принята специальная концепция, направленная на более активное использование суперкомпьютерных и грид-технологий для развития местной экономики и научного потенциала. Кроме того, специалисты области из ВНИИТФ, ЮУрГУ и ЧелГУ также активно участвовали в подготовке аналогичной Концепции для всего Уральского Федерального Округа. Предполагается, что она в ближайшее время будет утверждена Представителем Президента РФ в УФО.

Утвержденная Губернатором Концепция развития суперкомпьютерных и грид-технологий (СКГТ) на территории Челябинской области предполагает решение следующих основных задач:
- интенсификация работ и развитие новых приоритетных направлений использования СКГТ в области;
- наращивание мощности существующих, создание новых суперкомпьютерных центров и формирование инфраструктуры высокопроизводительных вычислительных средств на территории области. Основой подобной инфраструктуры в Челябинской области должна стать грид-сеть, объединяющая все суперкомпьютеры гражданского назначения, установленные в вычислительных центрах крупнейших вузов, научных центрах и т.д.;
- создание математического и специального программного обеспечения для приоритетных областей использования СКГТ в Челябинской области;
- организация подготовки специалистов высшей квалификации в области создания и применения СКГТ;
- реализация комплекса мероприятий, направленных на обеспечение эффективного управления развитием СКГТ в Челябинской области;
- создание в Челябинской области производства ряда компонент для современных суперкомпьютеров.

В частности, прямо на совещании был продемонстрирован образец охлаждающей пластины для системных плат суперкомпьютеров, опытное производство которых уже налажено в Челябинской области на базе ЮУрГУ. Такие панели предназначены для использования в составе систем жидкостного охлаждения всех компонент вычислительного блока суперкомпьютера. Метод жидкостного охлаждения является одним из самых инновационных и эффективных в индустрии суперкомпьютеров, позволяя строить вычислительные системы с высочайшим уровнем плотности, с пониженным уровнем энергопотребления (экономия до 60% электроэнергии по сравнению с традиционным воздушным охлаждением), практически бесшумные и исключающие вибрацию. Именно такой жидкостной системой охлаждения оснащен устанавливаемый в ЮУрГУ суперкомпьютерный комплекс "СКИФ-Аврора".

В рамках Концепции определены наиболее важные приоритетные направления использования и развития СКГТ в Челябинской области:
- создание высокопроизводительных вычислительных сервисов для нужд промышленных предприятий в сфере гражданского машиностроения, черной и цветной металлургии, обогащения урана и железной руды, энергетики и др.;
- использование высокопроизводительных вычислений для предсказательного моделирования при проведении фундаментальных и прикладных исследований в области квантовой и механической физики, нанотехнологий и молекулярной динамики, химической кинетики, теории поверхностных явлений и химии твердого тела, создания новых лекарственных препаратов, решения задач энергосбережения и др.;
- применение высокопроизводительных вычислений для нужд военно-промышленного комплекса;
- использование СКГТ для математического моделирования оценки и прогноза развития экономики Челябинской области, решения других аналитических и прогнозных задач значимых государственных социально-экономических проектов;
- разработка высокопроизводительных вычислительных сервисов в области бизнес-аналитики для нужд предприятий и коммерческих структур.

В Концепции обозначены следующие возможные источники финансирования для решения задач развития СКГТ в Челябинской области:
- создание и применение суперкомпьютеров осуществляется при решающей финансовой и организационной поддержке государства. Например, она может быть обеспечена в рамках долгосрочной федеральной целевой программы "Информационное общество (2011-2018 годы)", а также других целевых программ;
- одним из источников финансирования программ и проектов в области СКГТ является бюджет Челябинской области;
- проекты и программы, направленные на внедрение СКГТ в реальном секторе экономики, могут и должны финансироваться за счет средств промышленных предприятий и коммерческих организаций;
- особенно значимым является выделение финансовых средств из внебюджетных источников вузов для создания современных университетских суперкомпьютерных центров.

 От слов к делу – дальнейшие шаги

Подводя итоги совещания, Первый заместитель губернатора А.Н. Косилов отметил, что Губернатор П.И. Сумин берет эту важнейшую сферу модернизации экономики под свой личный контроль. Губернатор дал поручение своему заместителю Н.М. Рязанову и Председателю Государственного комитета информационных технологий в Челябинской области О.В. Логиновскому совместно с ректорами ЮУрГУ и ЧелГУ, а также другими заинтересованными организациями, подготовить Областную Целевую программу развития суперкомпьютерных и грид-технологий в Челябинской области.

Руководителям и ведущим специалистам всех крупных промышленных предприятий области, включая предприятия оборонного комплекса, было рекомендовано с помощью специалистов ЮУрГУ, ЧелГУ, ВНИИТФ и Государственного комитета информационных технологий детально проанализировать возможности модернизации и вывода на новый уровень конкурентоспособности южно-уральских производств благодаря использованию суперкомпьютерных вычислений. Министру промышленности Челябинской области В.А. Елистратову дано поручение взять эту работу под свой личный контроль.

Министру образования и науки Челябинской области В.А. Садырину поручено обеспечить координацию подготовки кадров в области суперкомпьютерных и грид-технологий, а именно рассмотреть возможности для создания в таких высших учебных заведениях, как ЮУрГУ, ЧелГУ и других, новых факультетов (или хотя бы новых специальностей) по подготовки кадров для данной отрасли знаний.

Кроме того, обозначена важность определения реальных экономических задач для моделирования с помощью суперкомпьютерных вычислений, необходимость обеспечения многовариантности расчетов для прогноза социально-экономического развития области. Дано поручение министру экономического развития Челябинской области Е.В. Мурзиной совместно с заместителем Губернатора Н.М. Рязановым и ведущими специалистами подготовить свои предложения по составу таких задач, а также по организации работ по их постановке, моделированию и внедрению.

Ректору Южно-Уральского государственного университета А.Л. Шестакову поручено совместно с ответственными от Правительства Челябинской области за развитие ИКТ подготовить развернутые предложения по необходимым шагам для начала создания в области, впервые в России, производственных возможностей для развития суперкомпьютерной индустрии.

 "СуперГрид": от конкурса к практике

Для стимулирования более активного использования возможностей суперкомпьютерных вычислений в различных отраслях экономики Челябинской области центром компетенции ЮУрГУ-Intel при поддержке компании "РСК СКИФ" был проведен конкурс "СуперГрид: суперкомпьютерные и грид-технологии в индустрии и экономике". В заключительной части регионального совещания состоялось подведение его итогов, а также торжественное вручение дипломов и сертификатов на денежные премии ведущим научным коллективам Челябинской области за лучшие научно-исследовательские проекты, представленные на данный конкурс.

Дипломом за 1-е место и сертификатом на денежную премию в размере 25 000 рублей от центра компетенции ЮУрГУ-Intel награжден научный коллектив кафедры "Технология машиностроения" Южно-Уральского государственного университета (основные исполнители: Кошин А.А., Дьяконов А.А., Шипулин Л.В.) за разработку проекта "Имитационное стохастическое моделирование процессов абразивной обработки на основе применения параллельных вычислительных процессов". В проекте рассматриваются перспективы разработки рекомендаций по режимно-инструментальному оснащению современных абразивных станков и обработки новых материалов (композиционные, полимерные, наномодифицированные, градиентные и сложноструктурные дисперсные материалы и т. д.) на основе имитационного стохастического моделирования процесса. В результате продемонстрировано, что радикальным средством повышения эффективности имитационного стохастического моделирования, с позиций реализации и быстродействия, является применение параллельных вычислительных алгоритмов и их реализация на многопроцессорных кластерах.

Диплом за 2-е место и сертификат на денежную премию в размере 15 000 рублей от центра компетенции ЮУрГУ-Intel присужден сотрудникам кафедры "Динамика и прочность машин" Южно-Уральского государственного университета (основные исполнители: Сапожников С.Б., Долганина Н.Ю.), представившим на конкурс проект "Проектирование тканевых бронежилетов нового поколения с использованием суперкомпьютерных технологий". Работа посвящена проектированию тканевых бронежилетов нового поколения с использованием суперкомпьютерных технологий. Для проведения расчетных исследований взаимодействия пули с бронежилетом предложен метод замены группы одинаковых по конструкции слоев одним, эквивалентным по массе. Построена модель грудной клетки человека для исследования влияния импульсных нагрузок на тело человека.

Диплом за 3-е место и сертификат на денежную премию в размере 10 000 рублей от центра компетенции ЮУрГУ-Intel достался сотрудникам ООО НТЦ "Сигма" (основные исполнители: Васильев В.А., Ницкий А.Ю.) за разработку программно-технического комплекса "Кластер рабочей группы". В проекте рассматривается вопрос построения кластера 0,5-1,0 терафлопного уровня на базе серийно выпускаемых изделий, с обоснованием выбора архитектурных решений (типа процессора, конструктива, платформы, интерконекта) и  оснащением кластера прикладным свободно распространяемым программным обеспечением полного цикла моделирования задач вычислительной гидроаэродинамики (ВГАД) и конечно-элементного анализа (МКЭ) построения геометрии, создания расчетной сетки, пре-процессора, решателя и пост-процессора. Планируется создание готового решения "под ключ" с набором сопроводительной документации, обучающими примерами, которое может использоваться в рамках кафедры, отдела, группы специалистов, промышленного предприятия при решении больших и сверхбольших задач ВГАД, а так же в процессе учебной подготовки по соответствующим специальностям.

Специальный приз Губернатора за максимальный эффект на предприятиях Челябинской области (диплом и сертификат на денежную премию в размере 30 000 рублей) получили сотрудники ООО "УралГрид" (основные исполнители: Дорохов В.А., Иванов В.А.) за проект "Разработка виртуального испытательного грид-стенда для исследования эффекта овализации труб при термической обработке". В ходе реализации  проекта создан виртуальный испытательный стенд для исследования процессов термообработки труб при закалке, основанный на компьютерной модели процесса индукционной закалки труб и программной оболочке к ней. В рамках проекта решалась задача оптимизации процесса закалки труб на Челябинском трубопрокатном заводе с целью уменьшения объема брака.

Специальная премия "За использование суперкомпьютерных вычислений в новых отраслях" от компании "РСК СКИФ" (диплом и сертификат на 20 000 рублей) была вручена группе сотрудников швейной фабрики "Кыштымский трикотаж" (основные исполнители: Бордюжа А.В., Персидская А.Ю., Усенко И.Н., Долганина Н.Ю.) за представленный на конкурс проект "Деформационные изменения структуры трикотажных полотен на различных участках фигуры человека". Работа посвящена моделированию трикотажных изделий и тела человека с учетом физико-механических свойств трикотажных изделий. С помощью использования суперкомпьютерных вычислений построены компьютерные модели торса женской фигуры и трикотажного платья, исследованы свойства трикотажных полотен, проверены возможности масштабируемости данной задачи.

Фоторепортаж с Регионального совещания по развитию суперкомпьютерных и грид-технологий (4 марта 2010 г., Челябинск)