Цифровая платформа по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®
Уникальный онлайн-курс «Цифровые двойники изделий»
Hi-Tech новости 27 Апреля 2011 года
Данная новость была прочитана 8430 раз

Какие задачи в России решаются на суперкомпьютерах

В последние годы Россия выделяет огромные деньги на создание суперкомпьютеров. У обывателей, а порой и у специалистов возникает закономерный вопрос – для чего используются эти мощные вычислительные ресурсы? Владельцы мощнейших суперкомпьютеров России рассказали, какие задачи решают их вычислительные системы.

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ)

В МГУ установлено четыре суперкомпьютера. Самый мощный из них – «Ломоносов» - имеет пиковую производительность 510 Тфлопс, остальные - 60, 27,85 и 26,76 Тфлопс. В рейтинге Топ-50 эти системы располагаются на 1-м, 5-м, 15-м и 26-м местах соответственно (системы рейтингуются по показателю реальной производительности).

Как рассказал замдиректора Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ им. М.В. Ломоносова Владимир Воеводин, суперкомпьютерные ресурсы МГУ используются, прежде всего, для поддержки выполнения фундаментальных научных исследований.

В качестве примеров конкретных задач, для решения которых использовался самый мощный суперкомпьютер университета «Ломоносов», в МГУ приводят обработку сейсмических данных, в результате которой научные группы университета выделили ранее неизвестные месторождения природных ресурсов на Сахалине и в Казахстане.

Одной из наиболее известных задач, которая решалась с помощью «Ломоносова», можно назвать запуск на нем модели развития социально-экономической системы России на 50 лет вперед.

Южно-уральский государственный университет (ЮУрГУ)

Пиковая производительность двух суперкомпьютеров, установленных в ЮУрГУ, составляет 117,6 и 12,3 Тфлопс. Они занимают 3-е и 25-е места в Топ-50.

Декан факультета вычислительной математики и информатики ЮУрГУ, профессор Леонид Соколинский рассказал, что распределение задач по приоритетным направлениям науки на их суперкомпьютерных ресурсах выглядит следующим образом: 52,2% задач приходится на ИТ, 33,7% - на энергоэффективность и энергосбережение, 9,4% - на космические технологии, 3,5% - на медицинские технологии и 1,2% - на ядерные технологии. Если же брать распределение задач по отраслям, то естественно-научные задачи составляют 65% от общего потока, инженерные – 33%, социально-экономические – 2%.

Университет использует суперкомпьютеры и для собственных нужд, и для расчетов по проектам сторонних заказчиков. По заказу госкорпорации «Оборонпром», к примеру, на университетском суперкомпьютере отрабатывались новые конструкции бронежилетов, что позволило значительно сократить число натурных экспериментов.

Еще одна задача, которую «Оборонпром» решал на суперкомпьютере ЮУрГУ, заключалась в моделировании механики повреждений, которые возникают в теле человека при локальных ударах. Раньше для подобных экспериментов использовался либо технический пластилин, с помощью которого довольно сложно оценить степень травмированности реального человеческого тела, либо модели грудной клетки, которые стоят достаточно дорого.

Использование суперкомпьютера дало возможность «Оборонпрому» значительно сократить затраты на доработку конструкций, говорят в ЮУрГУ. Один килограмм баллистической ткани из синтетического высокомодульного материала, используемого в бронежилетах, стоит около $200, а один выстрел из любого оружия в Российском центре испытаний средств индивидуальной защиты при «НИИ Стали» с замером скорости и регистрацией на техническом пластилине - 500 руб. 

 Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (МСЦ РАН)

В МСЦ РАН установлен суперкомпьютер производительностью около 124 Тфлопс, он занимает 4-е место в Топ-50.

Мощности суперкомпьютера МСЦ РАН на безвозмездной основе предоставляются различным академическим организациям в порядке общей очереди, рассказал главный программист центра Олег Аладышев. По его данным, число пользователей их системы превышает 1000 человек.

В прошлом году, говорит Аладышев, основные направления исследований, для которых использовалась вычислительная система МСЦ РАН, велись в области математики, механики, физики, информатики и вычислительной техники, астрономии, химии, науки о Земле, биологии, биофизики и информатики, затрагивались все приоритетные направления модернизации России.

Как следует из отчетов пользователей суперкомпьютера, в области медицины, к примеру, с его помощью проводилось моделирование микроэволюции вирусов иммунодифицита человека. Была создана технологическая платформа для исследования вопроса о резистентности ВИЧ к противовирусным препаратам. Также проводилось моделирование биологических мембран, содержащих холестерин и другие включения.

В области физики, например, суперкомпьютер МСЦ РАН использовался для исследования механизмов перехода медленного горения в детонацию при горении предварительно перемешанных газовых смесей в трубах, исследования процессов возникновения и подавления эффекта стука в двигателях внутреннего сгорания. Полученные результаты, говорится в отчете, дали новый материал для исследования нелинейных процессов горения и разработки новых подходов к повышению эффективности двигателей, а также для разработки современных детонационных двигателей.

По направлению экологии и рационального природопользования на суперкомпьютере выполнялся расчёт распространения крупномасштабных поверхностных волн в морях и океанах, проводилось моделирование климата и его изменений. Система также использовалась для моделирования глобальной сейсмичности, разработки методов интерпретации данных электромагнитного мониторинга земной коры в сейсмически опасных регионах, а также – для моделирования переноса излучения в природных средах и решения проблем глобальных экологических катастроф.

Специалисты ИВМ РАН и Института океанологии им. П.П. Ширшова разработали и запустили на суперкомпьютере МСЦ РАН математическую модель динамики океана, которую применили для исследования внутригодовой изменчивости циркуляции вод и уровня Каспийского моря. С применением модели стало возможным доказать существование подповерхностных струйных течений вдоль восточного берега Среднего Каспия и правильно интерпретировать данные наблюдений. Сейчас перед специалистами стоит задача создать модель Мирового океана с пространственным разрешением, лучшим, чем было использовано в модели Каспийского моря.

Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН (ИПМ РАН)

Пиковая производительность суперкомпьютера ИПМ РАН – 107,9 Тфлопс, он располагается на 7-м месте рейтинга Топ-50.

Среди прочих на суперкомпьютере решаются задачи, связанные с атомной энергетикой - институт уже много лет сотрудничает со структурами «Росатома». Как рассказал директор института Борис Четверушкин, значительную часть задач, которыми загружен их суперкомпьютер, составляют расчеты, связанные с переносом излучения, моделированием атомных реакторов.

Научно-производственное объединение «Сатурн» (НПО «Сатурн»)

Пиковая производительность суперкомпьютера НПО «Сатурн» - 14,3 Тфлопс, он занимает 28-е место в Топ-50.

Как рассказал директор по ИТ НПО «Сатурн» Юрий Зеленков, их суперкомпьютер, в основном, используется для расчетов, связанных с газотурбинными двигателями. В качестве примеров расчетных задач он привел обрыв лопатки вентилятора, расчет процессов горения в камере сгорания двигателя, аэродинамические расчеты турбомашин – компрессора, турбины, а также попадание в двигатель птицы.

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (ННГУ)

Пиковая производительность суперкомпьютера ННГУ – 3 Тфлопс, он занимает 31-е место в Топ-50. В 2011 г. в ННГУ появился новый суперкомпьютер мощностью 175,7 Тфлопс, но о его задачах пока мало известно.

С помощью системы мощностью 3 Тфлопс вуз, к примеру, проводил моделирование сердечной активности человека с целью изучения механизмов развития различного вида аритмий, оптимизацию профиля железнодорожного колеса с целью уменьшить износ колес и железнодорожного полотна.

Госкорпорация «Росатом»

Система, установленная в «Росатоме», является самой загадочной в России. Ее пиковая производительность, как заверяют сотрудники корпорации, составляет 1 Пфлопс, однако в рейтинге Топ-50 она не числится. О задачах, решаемых на петафлопснике, также практически ничего не известно.

В качестве примера использования в «Росатоме» привели совместные работы с ОКБ «Сухого» по созданию детальных компьютерных моделей большой размерности для расчета аварийной посадки с невыпущенным шасси нового среднемагистрального пассажирского самолета Superjet-100. Кроме того, «Сухой» использует мини-суперкомпьютеры для моделирования обрыва лопатки вентилятора нового газотурбинного двигателя Д30КП «Бурлак» и аэродинамических расчетов маневренного самолета Су-30МКИ в заданных условиях крейсерского полета.

 

Публикация подготовлена сотрудниками CompMechLab® по материалам cnews.ru.