Конференція Високопродуктивні обчислення, Київ, 13-15 жовтня 2014

Фінансування суперкомп’ютерів в РФ: цифри та факти

Головним прихильником суперкомп’ютерів вважається екс-президент РФ Дмитро Медведєв. З його легкої руки в галузь потекли мільярди рублів, але цього не вистачає, щоб наздогнати конкурентів з США та Великобританії. РБК daily поспілкувалась з основними гравцями ринку та оцінила перспективи його розвитку.

Розповідаючи про те, що таке суперкомп’ютер, генеральний директор компанії «Т-Платформи» Всеволод Опанасенко починає нервувати. Йому вже багато разів доводилось пояснювати це, але питань менше не стає.

«Суперкомп’ютер — це обчислювальна машина, призначена для обробки великих обсягів різноманітних даних. Потрібна вона для розв’язання різноманітних складних задач: від передбачення погоди до моделювання ядерних вибухів чи нафтових родовищ», — скоромовкою відповідає він. Компанія пана Опанасенка створила суперкомп’ютер «Ломоносов» для МДУ, який урочисто відкривав Дмитро Медведєв у 2009 році.

Зараз в Росії є кілька десятків суперкомп’ютерів: пара топових моделей та багато так званих «персональних суперів», які стоять на виробництвах чи у регіональних університетах. «Ломоносов» — найбільш знаменитий та продуктивний. Рішення про створення «Ломоносова» лобіював уряд, а для його вчасного будівництва Держдума міняла бюджет в середині року, збільшуючи дотації МДУ на 1,9 млрд. рублів.

Через рік стало зрозумілим, що машина вимагає модернізації, продуктивність необхідно збільшити з 450 до 1 000 ТФлопс. Про це надійшло відповідне розпорядження президента. У витрати на модернізацію також додали суму на навчання кадрів (приблизно 400 млн. рублів). Ректор МДУ Віктор Садовничий обґрунтував цю суму як необхідну для того, щоб технікою могли користуватись і вона не стояла без діла.

«Скільки це все коштує?» — друге за популярністю питання, на яке доводиться відповідати експертам. У США для створення цілого напрямку розробки таких машин держава витрачає близько 8 млрд. доларів на рік, говорить член-кореспондент РАН та керівник програми СКІФ-Грід Сергій Абрамов. В Росії цей показник значно нижче. «Наскільки мені відомо, сумарно, починаючи з 2000 року, на програму розвитку суперкомп’ютерів держава витратила 5 млрд. рублів», — додає він.

Фінансування суперкомп'ютерів у США та Росії

Президент нафтогазової асоціації НО «Союзнафтогазсервіс» Ігор Мельников вважає, що поточних коштів, які виділяються на суперкомп’ютерну галузь, недостатньо, крім того, сама система розподілу бюджетних коштів є непрозорою. «Складно зрозуміти, виходячи з яких параметрів держава розподіляє бюджетні асигнування та з якої причини одні галузі насичуються грошима, а інші ні», — розмірковує експерт.

«Штати вже давно вирішили, навіщо їм суперобчислення. На державному рівні сумнівів у їх необхідності не виникає у жодної гілки влади, у фінансово-економічного блоку уряду», — уточнює Сергій Абрамов.

Від ракети до бюстгальтера

Спочатку супермашини використовувались для військово-промислового комплексу (ВПК) та працювали над передбаченням наслідків ядерних, термоядерних та водневих вибухів. Перевести тестування нейтронних бомб з фізичного простору у віртуальний розвинуті країни змусив підписаний 1996 року Договір про всеосяжну заборону ядерних випробувань.

В Росії подібні задачі обраховуються на суперкомп’ютері в Сарові, який будувався на гроші «Росатому», а частина коштів була залучена з військового бюджету країни. Потужність даної машини є секретною, експерти оцінюють її у 10 ПФлопс. «Цивільний» «Ломоносов» має продуктивність близько 1 ПФлопс.

Також суперкомп’ютери використовуються для розрахунків місця та способу буріння під час нафтовидобутку на материку та на шельфі, додає пан Опанасенко. За даними компанії «Ларгео», обрахунок 1 км2 морського дна коштує 1 000 доларів. Сумарно за рік нафтогазові компанії замовляють обрахунок 600-700 тис. км2 (читай, витрачають 600-700 млн. доларів).

Грамотні розрахунки на суперкомп’ютері можуть збільшити нафтовидобуток до 50-80% на кожному родовищі. Зараз в Росії цей показник складає 20-25% в залежності від родовища. Крім цього, потужні обчислювальні машини використовуються у важкій промисловості, суднобудуванні, аерокосмічній та навіть текстильній промисловості.

«Ви не повірите, але на суперкомп’ютерах рахують найрізноманітніші речі, аж до фізичних властивостей тканин та особливостей пошиття ліфчиків», — розповідає пан Абрамов. За його словами, для досягнення конкурентної переваги нових зразків цього атрибуту жіночого гардеробу необхідно провести динамічне моделювання з урахуванням величезної кількості факторів. Наприклад, зрозуміти, як об’єкт буде поводитись під час бігу чи фізичних вправ.

«Можна уявити собі літакобудування та суднобудування без суперкомп’ютерів. В такому разі всі процеси будуть відпрацьовуватись по-старому. Тільки якщо раніше для виготовлення одного двигуна для винищувача необхідно було 25 зразків та 5 років, то зараз суперкомп’ютери зменшили ці показники до 5 зразків та двох років. З цього випливає, що двигун коштує дешевше, і квитки на літак коштують дешевше», — розповідає Всеволод Опанасенко.

Держава за все заплатить

На даний момент основним джерелом фінансування проекту з розвитку суперобчислень є держава. Приватний бізнес лише починає задумуватись про придбання суперкомп’ютерів.

«Приблизно 70% прибутку наша компанія отримує від держзамовлень. Найбільший проект на даний момент — «Ломоносов», — говорить пан Опанасенко. Інші 30% прибутку «Т-Платформи» отримують від замовлень на портативні супермашини, які встановлюються на заводах та розраховують навантаження на труби чи необхідну щільність матеріалів у легкій промисловості.

Всього за час існування програми, починаючи з 2000 року, союзний бюджет Росії та Білорусії, а також федеральна цільова програма у Росії витратили на цю галузь близько 7 млрд. рублів.

В листопаді минулого року прем’єр Англії відвідав один з британських суперкомп’ютерних центрів у Дерзбері та затвердив план його фінансування на п’ять років на суму 200 млн. доларів. «А це лише один суперкомп’ютерний центр в Британії», — нарікає пан Опанасенко.

На даний момент вже зрозуміло, що у найближчі три роки на розвиток галузі високопродуктивних обчислень буде витрачено 7,3 млрд. рублів. Про це говориться у так званій 25-й карті, яку узгодив та захистив «Росатом» на комісії з модернізації та технологічного розвитку при президенті.

Так, на розвиток суперкомп’ютерної галузі в Росії передбачається витратити з держбюджету до 2014 року 5,3 млрд. рублів, ще 2 млрд. рублів — з коштів приватних компаній. Програма передбачає створення технології «віртуальний автомобіль», на якій будуть проводитись краш-тести нової продукції російського автопрому, відмічається у документі.

В карті проекту відмічені основні витрати та ключові напрямки фінансування для розвитку суперкомп’ютерів у Росії. Із заявлених коштів майже 2 млрд. рублів витратять цього року. Гроші підуть на створення ПЗ для високопродуктивних обчислень, у тому числі в атомній, авіаційній, автомобільній та ракетно-космічній галузях.

«Основні гравці — СКІФ, «Т-Платформи», HP та IBM — виплекані на державних замовленнях. Вони приблизно втричі завищують ціни на суперкомп’ютери у порівнянні з ціною комплектуючих», — говорить Кирило Богачев, директор виробника прикладного ПЗ для суперкомп’ютерів Rock Flow Dynamics, долю якого весною 2010 року придбала компанія Intel.

«Альтернативою купівлі техніки могла б стати оренда комп’ютерного часу, але і цього у Росії практично немає. Країна не заробляє на наданні суперкомп’ютерних потужностей в користування комерційним структурам», — відмічає представник української компанії з розробки ПЗ для суперкомп’ютерів, який побажав залишитись невідомим.

В Росії немає комерційної реалізації потужностей, це не передбачено на законодавчому рівні. В таких умовах три роки експлуатації системи роблять її економічно неефективно (плата за комунальні послуги). За ці три роки можна буде створити більш продуктивну систему з меншим споживанням.

Оренду не сприймають, наприклад, нафтові компанії, оскільки побоюються витоку даних. З іншого боку, вони не будують власні системи, оскільки не вважають, що їх установка допоможе отримати чіткий, зрозумілий прибуток, який окупить інвестиції. «Це сумно для галузі в цілому, тому ми працюємо над криптографічним шифруванням даних, яке дозволить не боятись та віддавати розрахунки на аутсорсинг», — говорить український розробник ПЗ.

В своєму баченні майбутнього думки експертів в основному збігаються. В Росії буде розвиватись програмна та апаратна частина, процент промислових задач, які будуть обчислюватись на суперкомп’ютерах, буде зростати і, зрештою, повинен перевищити загальний обсяг наукових обчислень. Але за несприятливого збігу обставин російські компанії, зокрема, нафтогазового сектору, зможуть продовжити моделювання на зарубіжних потужностях.

В управлінні інформації «Газпрому» відмічають, що на даний час компанія не використовує суперкомп’ютери, а послуги зі створення 3D та 4D моделей родовищ вони купують на відкритих конкурсах.

В компанії Schlumberger відмічають, що для обробки сейсмічних даних, геологічного, геомеханічного та гідродинамічного моделювання родовищ використовують спеціалізоване ПЗ від компанії Omega, Eclipse, Geoframe, Petrel. «Розробка ПЗ відбувається силами наших спеціалістів у тісному співробітництві зі спеціалістами ПЕК, які є нашими замовниками», — відмічають у компанії.

«25-та карта проекту «Росатому» — частина великого плану зі створення суперкомп’ютерів, який розроблявся у міжвідомчій групі з розвитку суперкомп’ютерної галузі під керівництвом Кириєнко», — говорить Сергій Абрамов. Цей план охоплював всі аспекти розвитку галузі для реалізації екзафлопсного проекту.

Голова робочої групи РАН академік Володимир Бетелін проробляв проект створення такої машини до 2020 року. Він відмічає, що вона буде обраховувати задачі, пов’язані з авіацією, космічною галуззю та нафтогазовим комплексом.

«Якщо ми хочемо залишатись конкурентними в галузі розрахунків на суперкомп’ютерах, треба мислити на два кроки наперед. Саме тому нам потрібен екзафлопсний проект», — говорить пан Бетелін. Згідно з неофіційною інформацією, загальні інвестиції у проект повинні скласти 65 млрд. рублів, 30 млрд. з них передбачалось витратити на розробку програмного та апаратного забезпечення, а ще 35 млрд. — на створення власної елементної бази.

Схема фінансування суперкомп'ютерів у Росії

«Якщо в країні немає власних засобів роботи з інформацією, вона звертається за допомогою до інших держав. І не факт, що ця допомога не підірве безпеку країни», — говорить представник українського розробника ПЗ для суперкомп’ютерів. За його словами, африканські родовища у Нігерії та Камеруні обраховувались у США, і вся інформація про їх надра знаходиться в Штатах, і сама держава нею більше не володіє.

«У нас в Україні немає програми розвитку суперкомп’ютерів. У вас, в Росії, трохи легше: держава вже зрозуміла, навіщо розвивати дану галузь, правда, ще не до кінця усвідомила, як це буде відбуватись», — відмічає він. Ринок зараз лише формується, швидше за все, ринок високопродуктивних обчислень буде схрещуватись з дата-центрами, де компанії-власники будуть не тільки надавати послуги зі збереження даних, але й проводити розрахунки. У такій парадигмі це буде, мабуть, найбільш затребувано.

GAP-аналіз розвитку ситуації в суперкомп’ютерній галузі до 2020 року

Негативний прогноз для галузі

За п’ять років через бюрократичні перешкоди технологічна платформа суперкомп’ютерних обчислень не запрацювала. Основні нафтовидобувні компанії, як і раніше, продовжують своїми силами здійснювати 3D та 4D моделювання родовищ. Через високі економічні ризики суперкомп’ютерні та грід-технології не впроваджуються у важкій та легкій промисловості. Держава фінансує цей напрямок з розрахунку 700 млн. — 1 млрд. рублів на рік. Основні витрати держави йдуть на ВПК, зокрема на розрахунки ядерних випробувань.

Позитивний прогноз

У найближчі п’ять років повністю прийнята екзафлопсна карта проекту разом зі створенням вітчизняної елементної бази: процесорів, плат пам’яті, вузлів передачі та збереження даних. Загалом для створення подібного суперкомп’ютера держава витратила 65 млрд. рублів. Ця машина увійшла до Топ-3 найпотужніших суперкомп’ютерів світу, а Росія отримала кілька великих замовлень на розрахунок та моделювання родовищ від африканських країн.

Дивлячись на успіхи російського обладнання, вітчизняні нафтогазові компанії почали замовляти розрахунок у російських сервісних компаній. Суперкомп’ютери почали впроваджуватсь на виробництві, що призвело до зниження собівартості двигунів, тканин, електроенергії та продовольства на 10-20%.

Реалістичний прогноз

Часткова перемога лобістських сил з боку уряду та представників науки над вітчизняною бюрократією дозволяє не тільки прийняти у середньостроковій перспективі 25-ту карту «Росатому», але й частково погодитись на витрати зі створення екзафлопсного суперкомп’ютера (30 млрд. рублів).

Однак через падіння цін на нафту та скорочення доходів бюджету з програми виключають пункт про створення російської елементної бази (35 млрд. рублів), а також декілька інших пунктів, спрямованих на підготовку спеціалістів, здатних працювати на супермашинах. Замість необхідних 30 млрд. рублів галузь отримує 23 млрд., решту фінансує комерційний сектор.

Джерело: РБК daily

Теги: HPC, бізнес, високопродуктивні обчислення, екзафлопс, Ломоносов, Росія, СКІФ, суперкомп'ютер, Т-Платформи

Матеріали за темою:

Коментарі