Что нужно России, чтобы догнать страны-лидеры по мощности суперкомпьютеров: мнение член-корреспондента РАН

Член-корреспондент РАН – о развитии суперкомпьютеров: нужна воля власти

«Страна, желающая победить в конкуренции, должна победить в вычислениях», – заявила в 2004 году президент Совета США по конкурентоспособности Дебора Винс-Смит. О том, на каком месте по развитию вычислений, а именно, суперкомпьютеров, находится сейчас Россия, рассказал «МК» доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института программных систем им. А.К. Айламазяна РАН, член-корреспондент РАН Сергей Абрамов.

  – Сергей Михайлович, какая страна сейчас лидирует по суперкомпьютерам?

   – Несмотря на то, что по суммарной производительности суперкомпьютеров первое место в мире занимают США, самый мощный вычислитель в мире – у Китая.

 – А Россия на каком месте?    

– Самый мощный российский суперкомпьютер, из объявленных в публичном поле, занимает 101-е место в топ-500. Вероятно, есть еще машины, более сильные, но они не заводятся в рейтинги из каких-то соображений. Например, из-за секретности.

– А такие, не публичные суперкомпьютеры могут быть и у других стран?

– Конечно. Их больше всего в США и в Китае. И еще неизвестно, на каком бы реально месте был бы сейчас российский суперкомпьютер, если бы конкуренты раскрыли свои карты.

– Сколько единиц операций в секунду выполняет самый мощный в мире китайский суперкомпьютер и наш, который сейчас на 101 месте?

– Китай до последнего скрывал свои достижения и вот не так давно опубликовал данные об уровне своего суперкомпьютера Line Shine. Оказалось, что скорость его вычислений в секунду (она измеряется во флопсах) – 2,2 эксафлопса. То есть, к двойке надо приписать 18 нулей. Точнее: 2, 2 умноженное на 10 в 18 степени. Сегодня это 1 место в рейтинге топ-500.

 Что касается России, здесь есть 5 компьютеров, входящих в мировой топ-500. Три из них у компании Яндекс, включая самый мощный российский суперкомпьютер Червоненкис (назван в честь Алексея Червоненкиса, одного из крупнейших мировых теоретиков машинного обучения – Авт.),  Галушкин (в честь Александра Галушкина, одного из главных исследователей теории нейронных сетей – Авт.) и Ляпунов (в честь Алексея Ляпунова — знаменитого математика, чьи работы лежат в основе компьютерных наук). Еще два – у Сбера – «Cristofari Neo” и  “Cristofari” (Кристофари – это фамилия первого клиента банка, жившего еще в царское время). Так вот самый наш сильный вычислитель считает со скоростью 21,53 петафлопса (21,53 умножить на 10 в 15 степени), а остальные и того меньше.

– Не так давно, в 2023-м году было объявлено, что в МГУ появился «самый мощный суперкомпьютер в России» – «МГУ-270» с пиковой производительностью 400 петафлопс. Получается, что он мощней вышеназванных?

– Несомненно, я знаком с этим суперкомпьютером. Понимаете, он специфичный, а для того, чтобы попасть в рейтинг надо выполнить определенную задачу, связанную с решением системы линейных уравнений, продемонстрировать реальную производительность на данной задаче.  И публичных данных об этом нет.

– Получается, 400 петафлопс от «МГУ-270» может быть преувеличением?

– Последнее время термин «петафлопс» и реальное количество операций в секунду понимается не однозначно, несколько размывается. В утверждении про 400 петафлопс речь может идти об иных операциях и в других задачах. Не о том, что принято эталоном в рейтинге топ-500.

– Есть ли вообще смысл в «гонке» суперкомпьютеров?

– Это ключевой вопрос. Еще в 2003 году на Конгрессе США шло большое заседание по поводу технологического первенства, и президент Совета США по конкурентоспособности Дебора Винс-Смит сказала свою историческую, я бы сказал, фразу о том, что страна, желающая победить в конкуренции с другими странами, должна победить в вычислениях. Это сразу подхватили другие страны, признав на правительственном уровне, что победы в экономике, в социальной сфере, в военном деле, в научных прорывах, – все зависят от победы в вычислениях. Заметьте, суть не в том, чтобы просто поучаствовать, а в том, чтобы обязательно победить!

– Приведите пример, что уже «считает» наша страна?

– Еще в 2010 году, когда дела в России с суперкомпьютерами обстояли на порядок получше, чем сейчас, участники крупных суперкомпьютерных проектов Союзного государства на отечественных суперкомпьютерах отечественными программами рассчитывали, например: каким должен быть более совершенный ракетный двигатель и фасон трикотажного платья; как сделать бронежилет максимально легким и надежным, а здание – сейсмостойким, лекарство – максимально действенным и с наименьшим числом побочных эффектов. Более 20 различных прикладных задач.

– Так почему же мы с годами отстаем?

– Разные бывают помехи на пути… Можно, конечно, и санкции вспомнить… Но это не самое главное. Самое главное – отсутствие понимания роли суперкомпьютеров на уровне государства, отсутствие политической воли при формировании государственных и межгосударственных комплексных суперкомпьютерных проектов.

– То есть, отсутствие завозных электронных компонентов – не самая важная причина, на ваш взгляд?

– Насколько это имеет значение, можно посмотреть на примере Китая. Китайская суперкомпьютерная сфера – под страшнейшими санкциями. Но они взяли и создали все необходимые производства (и в части аппаратуры, и в части программ) у себя и ни от кого не зависят, еще и лидируют.

– Предположим, наверху, все-таки появится понимание необходимости «считать» получше и будет дан старт новому развитию суперкомпьютеров и всего, что для них необходимо. Остались ли в стране еще компетентные специалисты для этого?

– Есть список из 10 основных вызовов на пути к высокоскоростным вычислениям, и в 8-ми из них мы имеем отечественные подходы к решению проблем, в 3-х из них — объективно лидерские позиции, благодаря оригинальным решениям. Например, это энергоэффективность — номер 1 в перечне 10 вызовов. У нас есть своя технология так называемого погружного охлаждения электроники. Оно снижает расходы энергии всей системой в 2 раза по сравнению с воздушным охлаждением, и может быть использовано для рекуперации – для повторного использования отводимого тепла для обогрева теплиц, воды в бассейнах и других нужд. Такие решения на уровне продукта только у нас, в США и Японии. Другой пример, технология интерконнекта— номер 2 в перечне. Интерконнект, это то, что объединяет десятки тысяч вычислительных узлов суперкомпьютера в единую систему. Мы дважды делали отечественный интерконнект и выигрывали не 5-10% от зарубежных конкурентов, а делали решения выигрывающие по важнейшим показателям в 2–5 раз у лучших изделий, доступных в то время на рынке.  Но… Последние крупные проекты по созданию отечественных суперкомпьютеров закончились в 2010–2014 году…

–Насколько, в принципе, суперкомпьютеры много потребляют электричества?

– Для искусственного интеллекта на Западе и в Китае сейчас действительно проектируют гигантские дата-центры с потреблением до 1,4 гигаватта. Правда, что каждый такой объект — колоссальный потребитель. Неправда в том, что на вычисления в мире уходит львиная доля энергии и выделяется львиная доля тепла. Легко пояснить на примере России. Все наши крупные суперкомпьютеры со всеми накладными расходами на охлаждение — это около 8 мегаватт. А всего один крупный алюминиевый комбинат в Сибири требует более 1000 мегаватт. В целом весь IT-сектор в мире (от дата-центров до смартфонов) — это около 7% от глобального потребления электроэнергии. Если взять только суперкомпьютеры и майнинг — менее 2%. В то же время тяжелая промышленность забирает целых 42%, а домашнее оборудование вроде холодильников и стиральных машин — около 27% мирового электричества.  Настоящие «пожиратели» энергии находятся совсем в других сферах, не в IT.

– Как вы относитесь к идее Илона Маска отправить дата-центры с суперкомпьютерами в космос?

– Илон Маск умеет удивлять, и в его проекте орбитальных дата-центров есть сильная логика. Во-первых, на орбите доступна бесплатная и круглосуточная солнечная энергия, которая там в разы эффективнее, чем на поверхности Земли. Во-вторых, он обходит жесткий земельный вопрос и бюрократию. При строительстве ЦОД на Земле люди часто протестуют из-за шума, нагрузки на электросети и потребления воды. В космосе этих проблем нет. Третий повод — скорость передачи данных. Спутники будут общаться между собой по лазерным каналам. В вакууме космоса свет движется примерно на 45% быстрее, чем внутри земного стеклянного оптоволокна, а сигнал идет по идеальной прямой, что критически важно для снижения задержек (пинга). Наконец, четвертая причина прагматична — Маску нужно обеспечивать постоянную коммерческую загрузку для своей гигантской ракеты Starship.

– А проблему более эффективного охлаждения электроники Илон Маск в космосе разве не решит?

– Охлаждение в космосе — это главный технологический вызов. В вакууме нет воздуха, поэтому привычные вентиляторы или наши системы погружного охлаждения (зависящие от силы тяжести) там бесполезны. Избавиться от тепла в космосе можно только с помощью излучения тепла в пустоту. И здесь потребуются новые футуристические подходы, чтобы отнять тепло от чипов и излучить его в пустоту. Один из проектов – «капельные радиаторы». Если описать, как планируется их сделать, то читатели не поверят в написанное.  Еще проблема: на орбите жесткая радиация, которая быстро выжигает кремниевые чипы.  Тяжелый антирадиационный экран в космос не поднять и проблему радиации придется решать неочевидным для обывателя способом. Тем не менее, SpaceX уже подала официальную заявку на создание системы из миллиона таких ИИ-спутников, а первые масштабные запуски ожидаются к 2028 году.  Посмотрим, что из этого получится.

Источник: www.mk.ru