В России не хватает вычислительных мощностей. Те машины, которые сейчас используют, отстают от зарубежных аналогов в десятки раз. Об этом на заседании президиума РАН рассказал академик Борис Четверушкин. Борис Николаевич был учеником Мстислава Келдыша, 10 лет работал под руководством математика, который рассчитывал атомные эксперименты и полет Юрия Гагарина в космос.
Самая мощная вычислительная машина на сегодняшний день представлена в Японии. Это «Фугаку», выпущенная в 2020 году, ее пиковая производительность – 537 петафлопс (PFLOPS). Дальше в списке американские системы – в 200 и 125 PFLOPS, китайская система на 125 PFLOPS, а замыкает пятерку самых быстрых вычислительных машин аппарат из Германии – 70 PFLOPS. Самый мощный аппарат в России «Кристофари» - 8 с небольшим PFLOPS. Эту систему использует «СБЕР».
Один PFLOPS это 1015 операций с плавающей запятой в секунду. Такие вычисления используют для экспериментов в астрофизике, теории турбулентности, горении, квантовой химии.
«Если говорить про жидкостно-реактивный двигатель: для адекватного моделирования процессов горения в камере жидкостно-реактивного двигателя на 500 миллионов узлов, потребуется 3-4 дня на машине в 1 PFLOPS. Это только энергетики, без экологии. А сейчас все бьются за «чистый выхлоп» - там большая цепочка химических реакций – время многократно увеличивается, требуются десятки PFLOPS. Мы в фундаментальной науке теряем очень многое», - привел пример скорости расчетов Борис Четверушкин.
Например, ИВМ РАН работает над моделированием переноса радионуклидов в радиоактивных хранилищах. Системы опираются на десятки миллионов расчетных точек, и считают на 10 тысяч лет. Но аналогичные работы по хранилищу атомной электростанции Форсмарк в Швеции проходят на миллиардах расчетных точек и на миллион лет.
Борис Четверушкин рассказал, что в России есть программы, которые проводят расчеты вертолетных лопастей – генерации шумов, срыв вихрей, подъемная сила. Программы есть, но вычислительных мощностей для полноценной работы программ не хватает.
Также вычислительные системы используют для решения вопросов нутрициологии, это наука о питании. Проводятся расчеты оптимального питания для россиян, такая потребность есть. Чтобы вывести объективную оценку необходимо использовать много факторов: возраст, пол, уровень дохода, физическая активность, регион проживания, национальные особенности, физическая активность, хронические заболевания, разнообразие питания. При увеличении числа факторов в два раза, объем вычислений увеличивается в десятки раз. Таким образом, чтобы выполнить ежегодный расчет оптимального питания для населения России, для планирования производства еды, – надо порядка дня работы системы в 10 PFLOPS.
Японскую систему «Фугаку» планируют использовать для моделирования ситуации с распространением инфекций, в частности коронавируса. Вероятность проникновения вируса через маску, влияние тех или иных ограничительных мер, выявление, с помощью анализа сообщений в интернете, ковид-диссидентов и тех, кто понимает уровень опасности, но вынужден покидать квартиру даже в период карантина – эти ситуации планируют рассчитывать на японской технике.
А также логистические расчеты, определение рисков катастроф и непредвиденных ситуаций – нехватка вычислительных мощностей приведет к отставанию в техническом прогрессе от остальных стран.
«Не могу сказать, что мы совсем ничего не делаем, это не так. Мы изощряемся на существующей технике: за счет работы с партнерами, за счет более простых, но адекватных моделей, за счет различных методов. Но мы подходим к пределу этих изощрений. Нужны машины», - резюмировал Борис Четверушкин.
Академик отметил, что в 2023 году ученые США, Евросоюза и Китая планирую запустить вычислительную систему в 1000 PFLOPS – эксафлоп. А по заявлениям NASA, компания собирается к 2030 году достигнуть пика в 30 эксафлоп.
Поэтому необходимо найти средства, чтобы вступить в гонку вычислений, надо осознать опасность отставания от других стран, отметил академик.
Фото: Андрей Луфт / «Научная Россия»
