Суперкомпьютерные вычисления – потребность компаний, исследователей и студентов в условиях цифровой экономики

Университет как место подготовки высококвалифицированных кадров для цифровой экономики, способных быстро и эффективно адаптироваться к постоянно меняющимся условиям, может стать точкой интеграции компаний и их запросов, сотрудников и их навыков, передовых технологий и инструментов для их применения. В том числе, предоставить возможности для суперкомпьютерных вычислений для передового образования в сфере IT, проведения фундаментальных исследований и решения бизнес-задач. О том, как это реализуется в Новосибирском государственном университете, рассказал ректор НГУ и руководитель проекта суперкомпьютерного центра «Лаврентьев» Михаил Федорук.

– Расскажите, почему именно в Новосибирском государственном университете создается суперкомпьютерный центр?

– Новосибирский государственный университет активно участвует в реализации федерального проекта «Кадры для цифровой экономики». Для повышения конкурентоспособности экономики Сибирского макрорегиона и России университет готовит высококвалифицированные кадры, разрабатывает технологии и промышленные решения с использованием искусственного интеллекта.

Одна из стратегических задач университета – обеспечение роста количества студентов IT-направлений и необходимой для обучения этих студентов инфраструктуры. НГУ ежегодно набирает на программы бакалавриата более 500 студентов, которые планируют строить карьеру в IT-отрасли. Для таких ребят являются обязательными курсы по параллельному вычислению, искусственному интеллекту, машинному обучению, цифровым двойникам, которые, в свою очередь, требуют значительных вычислительных мощностей. Уже сейчас решение такой типовой для студентов старших курсов задачи, как обучение нейронной сети на датасете Imagenet, требует производительности порядка 40 терафлопс. Через несколько лет запросы на производительность вырастут, как и количество студентов, готовых к изучению современных информационных технологий.

Соответственно создание суперкомпьютерного центра «Лаврентьев» на базе НГУ позволяет достраивать недостающие компетенции в области компьютерных вычислений, информационных технологий, цифровых двойников и искусственного интеллекта, чтобы собрать и подготовить людей, владеющих самыми современными технологиями. Это вопрос технологической конкурентоспособности России.

Также в диалоге с нашими партнерами, научными и индустриальными, мы постоянно слышали об одной и той же проблеме: нехватка экспертизы или опыта проведения больших вычислений. В Академгородке сейчас сложилась уникальная ситуация, когда сразу несколько исследовательских центров имеют оборудование и опыт в суперкомпьютерных и высокопроизводительных вычислениях, искусственном интеллекте. И для решения задач науки, образования и бизнеса необходима единая инфраструктура, единая площадка, где встречаются талантливые соискатели, умеющие работать с суперкомпьютером, работодатели, заинтересованные в решении задач с помощью суперкомпьютерных вычислений, эксперты, готовые обмениваться опытом и компетенциями. Поэтому СКЦ «Лаврентьев», созданный на базе университета, может предоставлять как высокопроизводительное оборудование, так и быть интеграционным ядром для представителей образования, науки и бизнеса.

– А что вообще из себя представляет суперкомпьютер?

– Если говорить о центре как об инструменте для решения научно-исследовательских и коммерческих задач – это высокопроизводительное железо, отличительной чертой которого будет гибридный формат, то есть он будет содержать как мощную подсистему с графическими ускорителями, так и однородные кластеры с центральными многоядерными процессорами. Такая гибридная архитектура кластера позволяет одновременно решать задачи и машинного обучения, и создания цифровых двойников, т.е. делает центр более гибким для соответствия запросам заказчиков и выполнения больших вычислительных задач.

В России единственным сопоставимым суперкомпьютером с гибридной архитектурой на сегодняшний день является «Ломоносов-2». В мире гибридных суперкомпьютеров мощностью более 10 терафлопс порядка 10 (в общем рейтинге суперкомпьютеров ТОП-500 за ноябрь такой производительности соответствуют места с 40 по 50). Ожидаем, что «Лаврентьев», который по актуальным срокам должен быть запущен в 2025 году, станет одним из самых мощных и сможет войти в ТОП-10 суперкомпьютеров с гибридной архитектурой.

– Почему новый суперкомпьютер должен появиться именно в новосибирском Академгородке?

– В Новосибирском научном центре мы имеем уникальный сложившийся исследовательский кластер, который сейчас бурно развивается. Все знают о строительстве уникальной синхротронной установки «СКИФ», обработка данных с которой потребует огромных вычислительных мощностей. На базе научных организаций СО РАН созданы два генетических и математических центра мирового уровня. Кроме того, существуют многочисленные прикладные тематики, работающие на создание или оптимизацию важных узлов наземной и авиационной техники, в том числе за счет моделирования. Поэтому соглашение о создании консорциума «Высокопроизводительные вычисления и технологии искусственного интеллекта», помимо НГУ, подписал целый ряд организаций Сибирского отделения РАН: Институт вычислительной математики и математической геофизики, Институт математики, Институт катализа, Институт ядерной физики, Федеральный исследовательский центр «Институт цитологии и генетики», Институт теоретической и прикладной механики, Институт теплофизики, Институт гидродинамики. Эти и другие исследовательские организации Академгородка, их индустриальные партнеры, а также Центр компетенций «Генетические технологии» на базе ФИЦ ИЦиГ СО РАН и Математический центр в Академгородке оказывают всю необходимую партнерскую помощь и формируют пул задач для суперкомпьютера.

– Важность суперкомпьютера для науки и образования понятна. А что с бизнесом? Какие индустриальные задачи сможет решать центр? И есть ли сегодня успешные примеры взаимодействия?

– Из уже реализованных проектов – продвинутые видеокамеры, которые вместе с компанией-партнером наши преподаватели обучают распознавать, соблюдается ли техника безопасности на производстве. Также мы сотрудничаем по ряду проектов распознавания брака на конвейерных линиях и в других сферах, где человек либо вообще не может присутствовать в силу действия, например, вредных факторов, либо, где компьютерная программа может эффективно конкурировать с такими объективными человеческими свойствами, как утомляемость, потеря концентрации внимания и пр. Не совсем индустриальный, но известный проект – привлечение искусственного интеллекта для расшифровки тибетских рукописей, который мы реализовали совместно МТС ИИ и Институтом монголоведения, буддологии и тибетологии СО РАН. Важная социальная задача – создание на базе данных мониторинга Земли системы предотвращения и раннего оповещения о возможных катастрофах.