Информационное сообщение о рабочем совещании объединенной группы экспертов по инновационным суперкомпьютерным технологиям

25.03.2015 г. в ФГБНУ НИИ РИНКЦЭ состоялось рабочее совещание объединенной группы экспертов (ОГЭ) по инновационным суперкомпьютерным технологиям (СКТ).

В работе совещания приняли участие представители предприятий и организаций, занимающихся проблемами разработки и реализации инновационных суперкомпьютерных технологий:

Андрюшин Д. В., Аряшев С. И., Волков Д. В., Волконский В. Ю., Гудков А. Л., Дрягалкин Д. И., Дурнов М. А., Ермаков А. В., Корнеев В. В., Левченко Н. Н., Окунев А. С., Ровнягин М. М., Степаненко С. А., Ходос Ю. А., Чернов В. А., Шамсутдинов Ю. А., Эйсымонт Л. К.


Выступления

1. С информацией о направлениях экспертно-аналитической деятельности ФГБНУ НИИ РИНКЦЭ, в том числе в области информационно-телекоммуникационных технологий, выступил директор Информационного аналитического центра комплексных исследований научно-технической и инновационной деятельности Миронов Николай Алексеевич. В своем выступлении он отметил ведущую роль ФГБНУ НИИ РИНКЦЭ в вопросах проведения научно-технической экспертизы, рассказал о месте и возможностях Федерального Реестра экспертов научно-технической сферы Минобрнауки России при проведении экспертно-аналитических исследований по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники, подчеркнул важность проявленной инициативы по созданию ОГЭ.

2. По общим вопросам организации работы совещания и планируемой работы ОГЭ выступил Эйсымонт Леонид Константинович (ФГУП «НИИ «Квант»).

Он отметил, что цели, задачи и мотивация организации ОГЭ, предлагаемый стиль работы были сформулированы в документе «Предложение по созданию объединенной группы экспертов по инновационным суперкомпьютерным технологиям». Выступающий выделил семь ключевых вопросов, представляющих, с его точки зрения, интерес для дальнейшего обсуждения. Он также проинформировал собравшихся об основных проблемах разработки экзамасштабных технологий в США, рассказал о своем участии в первом этапе экспертизы отечественной элементно-компонентной базы (ЭКБ) в части оценки возможности ее применения в суперкомпьютерах.

По мнению выступающего, создание ОГЭ – дело достаточно новое, опыта организации совместной работы экспертов по СКТ практически нет, и возможны определенные трудности. Однако, инициатива создания ОГЭ продиктована не просто академической, а реальной практической необходимостью создания мощнейших суперкомпьютеров для страны.

3. Дополняя первое выступление, Гудков Александр Львович (ФГУП НИИ Физических проблем им. Ф.В. Лукина) отметил, что значительные успехи при создании канадского суперкомпьютера D-WAVE-2 были достигнуты за счет применения криогенной электроники. Это, по его мнению, следует рассматривать как одно из наиболее перспективных направлений в области СКТ.

Выступающий обратил внимание собравшихся на ряд существенных моментов:
– несмотря на то, что данный суперкомпьютер (СК) решает пока только узкоспециализированные задачи, по мере его развития их круг будет расширяться, в том числе, в области искусственного интеллекта. Таким образом, данное направление развития СКТ можно рассматривать как одно из стратегических;
– в настоящее время создан 512 Q-bit процессорный блок, который демонстрирует впечатляющие характеристики, превосходя типовые СК по быстродействию в 3,6 тыс. раза, имея энергопотребление на 3 порядка меньше (15 МВт/15 кВт). Более того, в 2016 году разработчики планируют получить 1024 Q-bit, что предполагает удвоение преимущества;
– при разработке данного СК решено немало уникальных инженерных задач, в частности обеспечена экранировка от внешних магнитных полей (ослабление в 50 тыс. раз), за счет применения специального криогенного пермаллоя, производство которого, к сожалению, в нашей стране прекращено. Так же уникальны разработки в криогенной области. Достаточно сказать, что окружающая Q-биты температура составляет 20 милликельвина, что невозможно без создания специальных наноматериалов;
– отставание отечественных исследований и разработок в данном направлении, при условии, что интенсивные работы будут инициированы уже сегодня, составляет примерно 5 лет. В случае непринятия адекватных мер отставание достигнет 10 лет, ситуация станет критической.
– в ведущих странах (например, в Китае и Японии) направление развивается крайне активно, вовлекая все новые группы исследователей.

4. С докладом по теме «Метод прогнозного расчета производительности и эффективности мультипроцессорных сред» выступил Степаненко Сергей Александрович (РФЯЦ ВНИИЭФ).

Он пояснил, что предлагаемый метод позволяет при выполнении определенных условий оценить значения производительности и эффективности создаваемой (проектируемой) мультипроцессорной среды, которые могут быть достигнуты этой средой на заданной программе. Метод использует экспериментальные значения производительности и эффективности, полученные на заданной программе для определенных компонентов создаваемой (проектируемой) среды и в специально оговариваемых случаях для ранее созданных сред в результате их тестирования на этой программе.

Данный метод обобщается на гибридные мультипроцессорные среды, элементы которых содержат универсальные процессоры – MIMD компоненту и арифметические ускорители – SIMD компоненту.

5. С докладом «Общая методика оценочного тестирования суперкомпьютеров и некоторые результаты первого этапа экспертизы отечественной электронно-компонентной базы» выступил Эйсымонт Л. К..

Он отметил, что данное выступление согласованно с инициаторами экспертизы отечественной ЭКБ, сделано в соответствии с план-графиком проведения данной экспертизы, а также с разрешения ее участников о представлении полученных предварительных результатов на их изделиях.

Методика, пояснил выступающий, ориентирована, главным образом, на оценку эффективности суперкомпьютеров и их компонентов при работе с памятью, как главного фактора, определяющего достигаемую реальную производительность на большинстве приложений. Вместе с тем, она включает и тесты, где работа с памятью – не главное, но имеет место сильная информационная зависимость вычислений.

Методика начала формироваться около 15 лет назад, активно применялась в разных организациях, в последние пять лет – особенно активно во ФГУП «НИИ «Квант».

В докладе были приведены реальные экспериментальные данные по зарубежной и отечественной ЭКБ (пока – процессоры), сделаны выводы и рекомендации. Главный вывод – в отечественных микропроцессорах необходимы доработки по повышению эффективности работы с памятью, в этом они сильно отстают от зарубежных. Также следует обновлять архитектуры и обратить внимание на новые массово-мультитредовые архитектуры, отсутствие работ по модулям памяти. Необходимо активизировать работы по современным коммуникационным сетям иерархического типа.

6. В обсуждении выступил Волконский Владимир Юрьевич (ЗАО «МЦСТ», линия микропроцессоров Эльбрус).

Он признал сложность работ по оценочному тестированию СК. Отметив, что в работах по созданию универсальных микропроцессоров серии «Эльбрус» специалисты предприятия использовали, в основном, тесты SPEC, выступающий признал, что актуальность данных тестов в настоящее время снизилась. В свою очередь, получение достойных результатов на тестах НАСА требует некоторой доработки программного обеспечения.

По мнению выступающего, методика, представленная в предыдущих выступлениях, чрезмерно ориентирована на оценку микропроцессоров в свете их эффективности работы с памятью, что несколько снижает её универсальность. В связи с этим он подчеркнул, что архитектура микропроцессоров «Эльбрус» имеет преимущества даже учетом обнаруженных проблем по их эффективности работы с памятью, а высокоэффективные приложения требуют хорошего «тюнинга» программ и знания архитектуры микропроцессоров.

Выводы и решения

После обсуждения тем докладов было выдвинуто несколько предложений, которые не встретили принципиальных возражений у участников заседания, и эти вопросы решено вынести на обсуждение всех участников ОГЭ.

В ближайшей работе ОГЭ планируется сконцентрироваться на трех направлениях.

1. Доработка и фиксация на базе методики ФГУП «НИИ «Квант» общей методики оценочного тестирования с формированием федерального банка тестов и накопления базы экспериментально получаемых результатов оценочного тестирования зарубежного и отечественного оборудования. В этой связи обратиться к коллегам по ОГЭ, особенно РФЯЦ ВНИИЭФ, ЗАО «МЦСТ», ИПМ им. М. В. Келдыша РАН, ЦНИИ им. Крылова и ЦИАМ им. Баранова с просьбой поделиться опытом и тестами.

2. Обратить внимание на направление криогенной электроники, как в классическом понимании ее применения, типа проекта создания криогенного суперкомпьютера по проекту IARPA C3, так и в плане элементной базы квантового суперкомпьютера, типа D-Wave, либо другого. Просить Гудкова А. Л. курировать это направление.

3. Наметить и до наступления летнего периода отпусков провести рабочее совещание по прикладной области информационных систем и Big Data. Цель совещания – сформировать представление о важности таких задач для государства и целесообразности создания специальной отечественной ЭКБ и суперкомпьютеров под данный класс приложений. Просить принять активное участив в подготовке этого вопроса А. Чеповского, С. Кузнецова, В. Чернова.