11.3. Высокопроизводительные вычисления и глобальная конкурентоспособность

Именно эта ключевая проблема стала в последние годы объектом интенсивных исследований Совета по конкурентоспособности экономики США. Совет является влиятельной надпартийной некоммерческой организацией, в которую входят директора крупных компаний, профсоюзные лидеры и ректоры ведущих университетов. Основная цель его деятельности - подготовка действий, ведущих к упрочению лидерства США на глобальном рынке.

-39-Недавний отчет Совета, посвященный автомобильной промышленности, опубликован под девизом «Кто слаб в вычислениях, тот неконкурентоспособен» [31]. С целью обеспечения доминирования производителей США на мировом автомобильном рынке в этом отчете исследовалась проблема тотального моделирования и оптимизации конструкции автомобиля.

Было констатировано, что современные автопроизводители уже экономят миллионы долларов и месяцы разработки, например, моделируя столкновения (crash-tests) на супер-ЭВМ. Однако несмотря на очевидные выигрыши от применения высокопроизводительных ЭВМ, разработчики сталкиваются с тем, что рыночные требования и государственные ограничения во многом противоречат друг другу и, хотя эти требования взаимозависимы, сегодняшние методологии требуют последовательного проведения различных виртуальных испытаний для определения различных важнейших характеристик разрабатываемой конструкции. Эти испытания проводятся с помощью различных программных систем и требуют подготовки данных в различных форматах.

Прогнозируемый в ближайшие годы прорыв случится, когда весь процесс моделирования и оптимизации конструкции и подготовки производства будет проводиться в единой системе. Внедрение этой методики принесет громадную экономию средств на подготовку новых моделей и сократит сроки разработки с достигнутых сегодня лидерами мирового автомобилестроения 2,5 лет до 15 месяцев (в восьмидесятых годах прошлого века это занимало 5 лет).

-40-То, что, внедрив эту методику, американские производители сэкономят затраты на разработку, - лишь незначительная часть выигрыша. Более важно, что американские автопроизводители будут более оперативно откликаться на требования времени, смогут производить более «подогнанные» под запросы индивидуального покупателя грузовики и легковые автомобили при обеспечении приемлемых цен и в итоге смогут увеличить американскую долю мирового авторынка.

Финансируемые правительством США исследования показали, что увеличение доли рынка всего на один процент будет ежегодно приносить Америке около 4,5 млрд долл. и создаст десятки тысяч новых рабочих мест.

Исполнительная и законодательная ветви власти и ученые США единодушны во мнении, что в отличие от многих других секторов ИТ рынка суперкомпьютерный сектор должен быть заботой правительства США. В отчете Национального Исследовательского Совета Национальных Академий США 2005 года [41] подробно обосновывается следующая рекомендация: «Чтобы обеспечить удовлетворение текущих и будущих потребностей США, правительственные агентства вместе с Конгрессом должны взять на себя ответственность за ускоренное развитие суперкомпьютерных технологий и гарантировать функционирование нескольких надежных отечественных поставщиков суперкомпьютерного оборудования и программного обеспечения».

В декабре 2005 г. состоялось рабочее совещание представителей семи национальных лабораторий США - участников ведущейся с 1996 г. «оружейной» программы ASCI - под девизом «Суперкомпьютерные вычисления - ключ к ядерной энергетике XXI века» [42].

Основная тема обсуждения - «конверсия» фундаментальных достижений этой военной программы в сферу «мирной» атомной энергетики. В связи с этим обстоятельством можно прогнозировать, что успехи США в направлении суперкомпьютерного моделирования в скором времени могут начать использоваться для вытеснения России с мирового рынка АЭС. Для этого в условия тендеров на поставку/постройку АЭС достаточно включить требование наличия документированных методик и результатов моделирования на супер-ЭВМ как штатных эксплуатационных режимов, так и сценариев аварий.

-41Не имея таких методик и технологий, российская атомная энергетика может уже в ближайшей перспективе начать терять экспортный потенциал.

Перспективные энергетические реакторы на быстрых нейтронах, реакторы-дожигатели, другие установки, необходимые для замыкания цикла ядерного топлива в XXI веке, будут разрабатываться с использованием принципов «встроенной безопасности». Разработка физической основы и инженерной реализации подобных принципов невозможна без детального моделирования, выполнимого только на мощных супер-ЭВМ.

Конкуренты России на рынке атомной энергетики в ближайшее время начнут использовать детальное моделирование на супер-ЭВМ как эффективное средство оптимизации экономических показателей: удельных капиталовложений на 1 кВт генерируемой электрической мощности, эксплуатационных расходов на выработку 1 кВтч электроэнергии, коэффициента использования установленной мощности (КИУМ). Без освоения технологии моделирования на супер-ЭВМ отечественные энергоблоки большой единичной мощности начнут заведомо проигрывать по показателям, оптимизированным конкурентами путем моделирования на супер-ЭВМ.

Кроме того, недостаточная интенсивность проводимых в России работ по моделированию на супер-ЭВМ в интересах атомной энергетики не позволит российским специалистам «на равных» принять участие в работах по моделированию, предусмотренных в программе США GNEP, в европейской программе «Generation IV», в других международных программах, не позволит получить полноценный доступ к мировому опыту в этой области, не позволит принять полноправное участие в международных организациях, вырабатывающих «правила игры» на мировом энергетическом рынке.

Разделенные ранее во времени и организационно процессы разработки материалов, конструирования, изготовления, испытаний и поддержки в течение жизненного цикла сложных инженерных изделий, в частности новых систем вооружения, в среднесрочной перспективе будут проинтегрированы с помощью новых информационных технологий с использованием самых производительных супер-ЭВМ.

Важнейшим следствием этой интеграции будет радикальное улучшение технико-экономических характеристик разрабатываемых изделий за счет одновременной оптимизации свойств материалов, конструкций и процесса изготовления. Т.е. стадии НИОКР, известные из лекции «НИОКР» в современных условиях осуществляются не последовательно, а одновременно.

VI.2. Ключевая проблема

реформирования экономики России -

формирование национальных системообразующих

компаний-отраслей

Сформулированная в «Концепции 2020» цель государственной политики в области развития авиационной промышленности и двигателестроения предусматривает захват отечественным авиапромом к 2020-2025 гг. 10-15% мирового рынка гражданской авиационной техники. Это означает, что отечественная авиационная промышленность в 2020-2025 гг. должна будет ежегодно поставлять как минимум 100-150 пассажирских самолетов с технико-экономическими показателями сопоставимыми с самолетами BOEING (в 2008 г. поставлено заказчикам 440 гражданских самолетов) и AIRBUS, а также обеспечить своим работникам сопоставимый с этими компаниями уровень заработной платы. Учитывая, что в 2007 г. лидер отрасли OAK поставил заказчикам всего 6 пассажирских воздушных судов, а средняя заработная плата в OAK составила 15,1 тыс. руб. (по отрасли 13,5 тыс. руб.), то даже такая скромная цель, как достижение к 2020 г. уровня показателей компании BOEING в 2007 г. (13-летнее отставание) потребует не менее чем 20-кратного увеличения объемов про-

-123-изводства пассажирских самолетов и 10-кратного увеличения уровня заработной платы работников OAK. В действительности, к 2020 г. российская авиационная промышленность должна будет обеспечить достижение существенно более высоких рыночных показателей, особенно в части производительности труда, поскольку компания BOEING за десять лет, конечно, принципиально улучшит достигнутые на текущий момент показатели. Другими словами, за десять лет на базе OAK необходимо создать компанию-отрасль будущего, на равных конкурирующую с BOEING и AIRBUS на мировом рынке гражданской авиационной техники по таким основным показателям, как контролируемая доля мирового авиационного рынка, производительность труда, выплаты на человека, годовой оборот. Как уже было отмечено выше, по состоянию на 2007 г. даже наиболее успешная сырьевая компания России ГАЗПРОМ в двадцать раз уступает компании EXXON по показателю выработки на человека, а наиболее крупные российские промышленные и торговые компании по обороту многократно (десятки раз) уступают своим зарубежным конкурентам. Все это очевидно свидетельствует о принципиальной неспособности либеральных рыночных механизмов создать компании такого типа, а также о непродуктивности огромных финансовых вложений в создание инструментов - институтов развития (экономические зоны, инвестиционные и венчурные фонды, механизм федеральных целевых программ и т.д.) и правовой базы, в отсутствии современных субъектов воздействия этих инструментов и законов: крупных российских системообразующих компаний-отраслей.

Таким образом, ключевым условием достижения стратегической цели «Концепции 2020» является формирование крупных национальных компаний (OAK, ОСК, РОСАТОМ, РОСТЕХНОЛОГИИ и т.д.), отечественных системообразующих компаний-отраслей будущего, которые к 2020 г. по таким показателям, как производительность труда, годовой оборот и контролируемая доля мирового рынка высокотехнологичной продукции, станут сопоставимыми с аналогичными показателями 2020 г. ведущих компаний из списка «100 крупнейших компаний реального сектора США»: BOEING, GENERAL ELECTRIC, HEWLETT-PACKARD и т.д. Необходимым условием формирования таких российских аналогов является 30-50-кратное увеличение производительности труда (по сравнению с 2007 г.) существующих OAK, ОСК, РОСАТОМ, РОСТЕХНОЛОГИИ и т.д. за счет технологического перевооружения этих компаний на основе суперкомпьютерных технологий, нацеленного на создание инновационной

-124-триады: собственно изделие, технологическое оборудование и технология проектирования, производство и сопровождение изделия.

Создание таких компаний будущего, владеющих суперкомпьютерными технологиями, является стратегической задачей государственной важности, поскольку уже к 2020 г. владение такими технологиями станет необходимым условием присутствия национальной экономики на мировом высокотехнологичном рынке гражданской и военной продукции. Так, например, в рамках Европейской программы «Чистое небо» уже разрабатываются технологии предсказательного моделирования на супер-ЭВМ петаф-лопного класса, применение которых обеспечит революционную оптимизацию планера и двигателей магистральных авиалайнеров компании AIRBUS и снижение на этой основе выбросов СО₂ - на 50%, выбросов NO_X - на 80% и уровня внешнего шума на 50%. Очевидно, что отсутствие таких технологий у российской OAK исключает какую-либо возможность создания к 2020 г. отечественных авиалайнеров, сопоставимых по этим показателям с самолетами AIRBUS, т.е. конкурентоспособных на мировом рынке.

Для создания и функционирования полномасштабной системы предсказательного моделирования таких сложных технических систем, как ядерная энергетическая установка и магистральный пассажирский авиалайнер, требуется супер-ЭВМ производительностью 1 Экзафлопс. США планируют к 2018 г. создать супер-ЭВМ такой производительности. Соответственно к 2020 г. можно ожидать обязательного включения в документацию на поставляемые изделия результатов «виртуальных летных испытаний» для авиалайнеров и предсказательного моделирования проектных и запроектных аварий для ядерных энергетических установок. Компания AIRBUS планирует создать к 2028 г. технологию «виртуального полета», т.е. суперкомпьютерное моделирование поведения самолета в любых условиях полета на суперЭВМ экзафлопного класса. Если к этому моменту у российских компаний - разработчиков самолетов - будут отсутствовать соответствующие технологии предсказательного моделирования, то это отставание будет использовано конкурентами для окончательного вытеснения российских компаний с мирового рынка авиапродукции. Аналогичным образом будут вытеснены российские компании и с других сформировавшихся в XX в. высокотехнологичных ниш мирового рынка: ракетостроения, двигателестрое-ния, судостроения, военной техники, добычи, транспортировки и переработки нефти и газа, ядерного топлива для АЭС и т.д. Очевидным следствием этого будет обесценивание сформированной за последние 200 лет инфраструктуры отечественной науки, образования и промышленности, а также накопленного ими научного, образовательного, производственного и кадрового потенциалов.