Магистральный самолет XXI века создан на основе расчетов суперкомпьютера ЮУрГУ – это первый российский пассажирский самолет, который сделан полностью на отечественных технологиях, передает корреспондент Агентства новостей «Доступ» со ссылкой на пресс-службу вуза.
Как рассказал руководитель Лаборатории суперкомпьютерного моделирования Павел Костенецкий, квалифицированные кадры и технологические возможности Южно-Уральского государственного университета, в том числе суперкомпьютер, способны вывести инновационные разработки вуза на международный уровень.
Лаборатория суперкомпьютерного моделирования решает многочисленные научные задачи в области промышленности, инжиниринга, естественных и точных наук, а также наук о человеке. В рамках Проекта 5-100 и становления ЮУрГУ как научно-исследовательского университета лаборатория сумела объединить эти направления в единый комплекс исследований, подкрепленный расчетами, выполненными на суперкомпьютере.
«Сегодня никакие современные технологии невозможно создать без суперкомпьютера. Если нужно добиться максимальной производительности, минимального потребления энергии, создать высокоточные инструменты, для всего этого нужен суперкомпьютер. И чем более мощный суперкомпьютер работает над выполнением задачи, тем более точное оборудование можно смоделировать и создать в реальности», – говорит Павел Костенецкий.
На самом деле есть несколько определений суперкомпьютера, но нет одного официального. Это связано с тем, что определение «суперкомпьютер» основано на мощности такой машины. Прогресс в IT-сфере идет быстрыми темпами, и самый мощный суперкомпьютер уже через десять лет оказывается равным по производительности новому ПК.
«Есть такое неофициальное определение: суперкомпьютер – это компьютер, который в тысячи раз мощнее современного ПК. "Торнадо ЮУрГУ" с производительностью 473.6 Терафлопс, состоящий из 480 вычислительных узлов и имеющий 29 184 ядер, занимает восьмое место в рейтинге ТОП-50 наиболее мощных компьютеров СНГ. Суперкомпьютер отличается высокой энергоэффективностью, обеспечиваемой за счет системы прямого жидкостного охлаждения», – рассказал Костенецкий.
Суперкомпьютер ЮУрГУ построен на базе серверных процессоров Intel Xeon и многоядерных ускорителей Intel Xeon Phi. Весь кластер – это совокупность 480 однотипных серверов, которые объединяются высокоскоростной сетью 40 Гигабит InfiniBand. У суперкомпьютера очень сложная коммуникационная сеть с топологией «толстое дерево». Именно за счет такого соединения производительность суперкомпьютера в сотни раз выше, чем при использовании обычной топологии «иерархическая звезда», которая требует для своей работы в десятки раз меньше коммутаторов и соединительных кабелей. Благодаря такой коммуникационной сети все серверы могут работать над одной и той же вычислительной задачей, функционируя, как единый супервычислитель.
«Суперкомпьютер "Торнадо ЮУрГУ" за одну секунду выполняет 473 триллиона операций над числами, содержащими по 38 цифр. Если предположить, что хороший математик может выполнять в минуту одну такую операцию, то ему потребуется около 90 тыс. лет, чтобы выполнить тот же объем вычислений, который делается суперкомпьютером за секунду», – рассказывает ученый.
Всего есть два вида вычислительных задач: решаемые аналитически (по формулам) на обычном компьютере и задачи конечно-элементные. Именно последние наиболее подходят для суперкомпьютеров. Например, нужно посчитать движение воздушного потока в турбине авиационного двигателя. Это очень сложная задача, которую невозможно описать аналитически. Чтобы выполнять такие расчеты, ученые научились делить весь объект в памяти суперкомпьютера на десятки миллионов «кусочков», чтобы в каждом из них происходил расчет по десяткам уравнений. Это количество расчетов требуется выполнить для каждой микросекунды моделируемого процесса. При этом сам процесс работы двигателя занимает огромное количество времени. Чтобы собрать все эти данные воедино и увидеть, как нужно улучшить авиадвигатель, нужны мощности суперкомпьютера. Причем, чем он мощнее, тем более точные результаты решения задачи будут получены.
«У нас на суперкомпьютере выполнены расчеты двигателей для новейшего российского пассажирского самолета "Ирку́т МС 21" (магистральный самолет XXI века), который буквально на днях совершил свой первый полет. Это первый российский пассажирский самолет, который сделан полностью на отечественных технологиях. Самолетостроение – это только одна из множества сфер, где расчеты на суперкомпьютере не просто важны, они необходимы», – отметил Костенецкий.
На сегодняшний день Лаборатория суперкомпьютерного моделирования предоставляет вычислительный сервис для государственных и коммерческих проектов. Кроме того, суперкомпьютер активно используется для выполнения научных работ и исследований.
«Разработка новой модели автомобиля с помощью суперкомпьютера за рубежом занимает не более трех лет. Аналогичный процесс в России – около десяти лет. Сейчас отечественный автопром тоже начал использовать возможности суперкомпьютеров, не на постоянной основе – экспериментально. Потому у нас в стране пока мало квалифицированных кадров, которые смогли бы не только обслуживать суперкомпьютер, но и работать на нем. Благодаря тому, что наш суперкомпьютер – это часть университета, мы сами можем учить кадры, которые работают у нас. Надо сказать, что системные администраторы, которые работают с такой сложной машиной, очень редкие и ценные сотрудники», – объяснил Павел Костенецкий.
Во всех магистерских программах университета, которые относятся к техническим и естественнонаучным направлениям, сотрудники Лаборатории суперкомпьютерного моделирования читают одноименный учебный курс. Это сделано для того, чтобы выпускники знали основы работы на суперкомпьютере и могли самостоятельно выполнять высокопроизводительные расчеты, которые требуются в промышленном производстве для создания современной наукоемкой продукции.
Фото пресс-службы ЮУрГУ