«Наука в Сибири» № 35-36 (2471-2472) 10 сентября 2004 г. СИБИРСКИЙ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫЙ ЦЕНТР И ПЕРСПЕКТИВЫ ЕГО РАЗВИТИЯ Информационно-вычислительные технологии, созданные в середине прошлого века, непрерывно стимулируются быстро растущими потребностями математического моделирования в различных фундаментальных и прикладных науках. Основатель Сибирского отделения академик М. А. Лаврентьев не раз говорил, что ЭВМ становится посредником между теорией и экспериментом. Полувековая история развития вычислительной техники и ее применения в науке полностью подтвердила его предвидение. В 1962 г. М. Лаврентьев специально для развития вычислительного дела в Сибирском отделении пригласил известного специалиста в вычислительной и прикладной математике молодого члена-корреспондента АН СССР Гурия Марчука, руководившего перед этим теоретическими и вычислительными работами по обеспечению безопасности ядерных реакторов на АЭС и атомных подводных лодках. Академики М. Лаврентьев и Г. Марчук отдавали вычислительной технике и методам математического моделирования в различных науках высший приоритет. Они постоянно обеспечивали Сибирское отделение и Вычислительный центр СО АН самой передовой отечественной вычислительной техникой. Большую помощь Отделению оказывал председатель Государственной комиссии по вычислительной технике академик А. Дородницын, директор ВЦ АН СССР в г.Москве. Для организации вычислительного дела в СО АН ряд членов Президиума Сибирского отделения предлагали учредить организацию технического, инженерно-эксплуатационного характера — что-то вроде вычислительной «фабрики-кухни». Однако М. Лаврентьев и Г. Марчук убедили Президиум создать академический институт для развития вычислительной математики, методов математического моделирования, создания системных и прикладных программ, организации массовых вычислений в режиме коллективного пользования. В 1964 г. такой институт был открыт. Несмотря на трудности 90-х годов и не всегда активную поддержку руководства Отделения, он уже сорок лет держит заданные направления. В 1975 году в ННЦ была организована первая сеть дистанционного доступа институтов к крупным ЭВМ, расположенным в ВЦ. Тогда по телефонным каналам городской телефонной станции с помощью самодельных модемов была реализована первая сетевая система коллективного пользования тремя машинами БЭСМ-6 с объединенной памятью. В 1979 году был разработан проект создания корпоративной скоростной кабельной сети, связывающей практически все институты ННЦ с базовыми вычислительными комплексами БЭСМ-6 и тремя ЕС-1060 в ВЦ (проект ВЦКП), осуществленный в 1984 году. Корпоративная сеть СО АН с траншейной прокладкой кабелей между институтами сыграла важную роль при восстановлении ВЦКП в 1996 году и при переходе на волоконно-оптические системы связи. Если бы такой сети не было создано, развитие новых технологий вычислений (типа создаваемой сейчас системы Grid) потребовало бы существенных финансовых выплат коммерческим телекоммуникационным компаниям. Вычислительному центру приходилось вести инженерно-конструкторские и программистские разработки по адаптации серийных ЭВМ к условиям круглосуточной и круглогодичной работы Центра коллективного пользования. Этих разработок было много за 40-летнюю историю. Первыми стали: система объединения памяти трех БЭСМ-6 и создание первой в Сибири многопроцессорной (10 процессоров) ЭВМ ЕС-1068.17 с высокой для того времени производительностью по заказу Министерства нефтяной промышленности. Эта машина была выпущена малой серией (28 экземпляров) совместно с Минрадиопромом. В середине 1980-х годов успешно работали ВЦКП и Сибирский сегмент Академсети. Эти системы обеспечивали режимы обмена информацией, совместного счета, электронной почты между институтами Новосибирска, Красноярска и Иркутска. В начале 1990-х годов все эти структуры пришлось демонтировать из-за быстрого роста стоимости электроэнергии и аренды каналов междугородней связи. Этот факт стал началом кадровой катастрофы в отношении программистов и инженеров. Программисты, особенно молодые, разбрелись по банкам и коммерческим структурам, многие уехали за границу. Инженерный корпус специалистов по вычислительным системам из-за ликвидации ГПВЦ был почти полностью рассеян. В интересах обеспечения институтов СО АН современной технологией математического моделирования необходимо было приобрести высокопроизводительные вычислительные комплексы, научиться их применять в режиме коллективного пользования и научить этому сотрудников институтов Отделения, студентов и аспирантов университетов. Важным шагом в развитии идеи вычислительного центра коллективного пользования было создание Сибирского Суперкомпьютерного Центра коллективного пользования (ССКЦ) на базе многопроцессорных систем. На начальной стадии создания ССКЦ с 1996 по 2000 годы организующую роль сыграл доктор физ.- мат. наук Г. Ерохин, собравший в отделе математических задач геофизики квалифицированный коллектив инженеров и программистов-системщиков. Существование корпоративной кабельной сети ВЦКП стало фактором ускорения восстановительного процесса. Достаточно оказалось установить в ВЦ компьютер Silicon Graphics с большой оперативной памятью, как в течение года 15 институтов СО РАН подключилось к старой сети ВЦКП. Затем ВЦ приобрел еще две 8-процессорные системы Parsytec и MBC-100 — прототип сегодняшней МВС-1000 М, и Центр коллективного пользования фактически начал работать. В 2000 году Президиум СО РАН выделил финансирование на приобретение высокопроизводительной ЭВМ MBC-1000M, штатная конфигурация которой предусматривала включение 32 процессоров «Альфа». К концу 2003 года ЭВМ МВС-1000М достигла проектной конфигурации. Формально ССКЦ создан в 2001 году на основании постановления Президиума СО РАН «О создании Сибирского Суперкомпьютерного Центра Коллективного Пользования СО РАН» на базе Института вычислительной математики и математической геофизики (ИВМиМГ) СО РАН. С 2001 года ССКЦ устойчиво работает в круглосуточном и круглогодичном режиме. Выработано более 100 тысяч часов процессорного времени. Услугами ССКЦ воспользовались 12 институтов СО РАН. В настоящее время в качестве пользователей ССКЦ зарегистрированы 22 организации, решается более 20-ти больших задач, свыше 50-ти проходят стадию отладки. Основными задачами ССКЦ являются: обеспечение фундаментальных и прикладных исследований институтов СО РАН и НГУ по математическому моделированию в механике, физике, химии, геологии, биологии и других дисциплинах высокопроизводительной информационно-вычислительной технологией, системно-техническими средствами и квалифицированным обслуживанием и консультациями; организация обучения методам параллельных вычислений на суперкомпьютерах специалистов СО РАН, студентов и аспирантов НГУ и НГТУ; сетевое взаимодействие с другими суперкомпьютерными центрами в Красноярске, Иркутске, Москве и в других городах России; сотрудничество с суперцентрами зарубежных стран; совместная разработка технологий распределенных вычислений. В 2003 году в ССКЦ решались крупные задачи моделирования трехмерного высокоскоростного обтекания аэрокосмических аппаратов, эволюции протопланетного облака, эволюции земной коры, распространения сейсмических волн, переноса частиц в физике, фильтрации нефти в упругопористых обводненных пластах. Работы по решению подобных больших задач объединяют вокруг них коллективы ученых различных специальностей. Это способствует формированию в СО РАН системы сетевого взаимодействия специалистов из областей теории, эксперимента и научных вычислений в разных науках в интерактивном режиме реального времени. Математическое моделирование тем самым становится «третьей компонентой» научного метода, обеспечивая количественную связь между теорией и экспериментом. Примерный план развития вычислительных ресурсов на 2004-2005 гг. следует из анализа больших вычислительных задач СО РАН и прогноза потребностей вычислительных ресурсов, который показывает следующую закономерность — требуется увеличивать число процессоров и объемы оперативной памяти в два раза каждые два года. Например, задача моделирования предбиологических молекул, возникающих в протопланетном облаке с учетом химических реакций между газами требует не менее ста процессоров. С учетом рекомендаций исполнителей больших задач бюро Межинститутского совета по супервычислениям СО РАН и руководством ССКЦ была разработана программа развития вычислительных ресурсов, предусматривающая монтаж и запуск в конце 2004 года многопроцессорной вычислительной системы МВС-1000М в составе 128 процессоров «Альфа». Реализовать этот план может помочь обещанная руководством Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН передача в ССКЦ 128-ми процессоров в связи с демонтажем в Москве МВС-1000, имеющей 768 процессоров. В 2005 году планируется закупка через Приборную комиссию СО РАН многопроцессорной системы (около 100 процессоров) на процессорах «Оптерон» или «Итаниум». Важной задачей является создание в ССКЦ высокопроизводительной вычислительной системы на разнородных вычислительных кластерах на основе процессоров «Альфа», «Оптерон» и «Итаниум». Реализация этого проекта потребует большой работы программистов и инженеров. А. Алексеев, академик стр. 7