Суперкомп'ютери

У 1996 р. у Англії опубліковано статтю, де вперше за історію існування комп'ютерів було визнано, що російська серія суперкомп'ютерів ВЕОМ, яка розроблена понад 40 років тому, може свідчити про брехню Сполучених Штатів Америки щодо технологічної переваги протягом років холодної війни. Кампанія проти кібернетики, яка розгорнулась в Радянському Союзі, загальмувала ходу розвитку власне його науки.

Середина 60-х років була «зоряною порою» в історії радянської

обчислювальної техніки. У 1964 р. С.О.Лебедєв, засновник радянських швидкодіючих ЕОМ, який ніколи не називав себе кібернетиком,

працюючи у Москві, створив ВЕОМ-6, яка стала вінцем його наукової діяльності. Ця машина надала можливість Радянському Союзу досягти світового рівня продуктивності і ступеню складності машин другого покоління. Згодом було виготовлено знаменитий «Ельбрус». В.М.Глушков створив чудову Машину Інженерних Розрахунків - МІР-2 (прообраз персонального комп'ютера), що не має до сьогодення західних аналогів. До кінця 70-х років у СРСР не вироблялись інші великі ЕОМ. Радянський Союз - найсерйозніший суперник американців у галузі кібернетики добровільно «став у фарватер Західних країн».

Зміна курсу

Радянського Союзу з шляху саморозвитку на копіювання західних стандартів вже наприкінці 80-х років визнано помилковим з причин відсутності наукових знань у керівництва держави. Як це важливо, щоб наукові знання були у керівників усіх рівнів і щоб вони спирались на них у прийнятті рішень. Незважаючи на те, що оригінальні, несхожі на західні ЕОМ Лебедєва, забезпечили досягнення успіхів Курчатовим і Корольовим,

керівництво держави взяло хибний курс - орієнтація на досягнення західних спеціалістів. На радянських ЕОМ, крім задач балістики і ядерної фізики, робились розрахунки задач інших фундаментальних наук, вирішення яких обіцяли злет у практиці, в народному господарстві. За внесок в оборону держави і її прогрес, за пріоритет у космічних польотах Лебедєв був удостоєний високих нагород: Герой Соціалістичної праці, лауреат Сталінської, Ленінської і Державної премій, кавалер трьох орденів Леніна, ордена Жовтневої Революції, орденів Червоного і бойового Червоного Прапора.

У 1991 р. в Російській Федерації побудовано супермашину «Ельбрус-3». Логічна шкидкість цієї машини значно вища, ніж у всіх існуючих. Вона надає можливість у декілька разів прискорити виконання задачі. Машина «Ельбрус-3» була у два рази швидше найшвидшої американської супермашини того часу Cray Y MP.

Спочатку суперкомп'ютер створювався для складних розрахунків, пов'язаних з ядерними і ракетними дослідженнями. Але мало кому відомо, що суперкомп'ютери допомогли зберегти екологічний баланс на планеті. У роки «холодної війни» комп'ютери моделювали зміни, які здійснювались у ядерних зарядах. Такі експерименти врешті-решт надали можливість супердержавам відмовитись від реальних випробувань атомної зброї. Успіху переговорів по припиненню ядерних досліджень насправді сприяли не дипломати, а комп'ютерники.

Масштабні обчислення необхідні при проектуванні авіаційної техніки. Моделювання параметрів літака вимагає величезних потужностей - наприклад, для розрахунку поверхні літака потрібно розраховувати параметри повітряного потоку у кожній точці крила і фюзеляжа, на кожному квадратному сантиметрі. Іншими словами, треба розв'язати рівняння для кожного квадратного сантиметра, а поверхня крила літака - десятки квадратних метрів. При зміні поверхні все потрібно перераховувати знову. Причому, ці розрахунуи повинні бути зроблені швидко, тому що затягнеться процес проектування. Щодо космонавтики, то вона почалась не з польотів, а з розрахунків. У суперкомп'ютерів тут велике поле їх використання.

Суперкластери розробляються сьогодні замовниками на виконання конкретних задач у розвинутих країнах. Так, у корпорації «Боінг» така машина використовується для моделювання поведінки палива в ракеті, що призначена для запуску супутників різного призначення. Кластер складається з 96 серверів, заснованих на процесорах, що зв'язані між собою за допомогою високошвидкісних Eternet-сполучень.

У суперкомп'ютерному центрі на Гавайях 512-процесорний кластер обчислювальною потужністю 478 мільярдів операцій на секунду виконує завдання Пентагона. Крім цієї організації кластер будуть використовувати і інші федеральні відомства та наукові установи. Зокрема, кластер для прогнозування швидкості й напрямку розповсюдження пожеж. Така система включає 256 тонких серверів, які містять по два процесори. Сервери сполучені за допомогою механізма кластеризації.

Сфера використання суперкомп'ютерів не обмежується військово-промисловим комплексом, космічною галуззю діяльності, у фундаментальних наукових дослідженнях, глобальних прогнозуваннях погоди. Вони використовуються у тих галузях, де треба обробити великі обсяги даних. Наприклад, у банківській справі, туризмі, транспорті.

Вони знайшли застосування при розшифровці генома людини, створенні нових медичних препаратів. Ще не так давно створення нового виду ліків займало 5-7 років і вимагало колосальних фінансових витрат. Сьогодні ліки моделюються на потужних комп'ютерах, які не тільки «будують» препарати, а і оцінюють їх вплив на людський організм. Іммунологи США створили на комп' ютері препарат, здатний боротись з 160 вірусами. Він був змодельований на комп'ютері протягом півроку. Інший спосіб його створення вимагав декількох років напруженої роботи.

У Лос-Аламоській Національній лабораторії всесвітня епідемія СНІДа була «прокручена» назад до її витоків. Дані про копії цього віруса були закладені у суперкомп'ютер. Таким чином виявлено час появи найпершого віруса - 1930 рік.

На середину 90 -х років утворився ще один великий ринок суперкомп'ютерів. Він викликаний появою Інтернета. Обсяг інформації в мережі досяг небачених розмірів і продовжується збільшуватись. Причому інформація в Інтернеті зростає нелінійно. Поряд зі збільшенням обсягу даних змінюється і форма їх подачі - до тексту і малюнків додається музика, відео, анімація. Внаслідок виникло дві проблеми - де зберігати так швидко зростаючий обсяг даних і як скоротити час пошуку потрібної інформації.

З розповсюдженням Інтернета виникла ідея «розподільних обчислень». Вона полягає в тому, щоб обчислювальні вузли суперкомп'ютера конструктивно не об'єднувати в один загальний корпус, а представити їх окремими самостійними комп'ютерами. Незважаючи на те, що зв'язки між окремими вузлами у такій мережі важко назвати швидкодіючими, самих вузлів можна набрати практично необмежену кількість: будь-який комп'ютер у будь-якому районі планети можна залучити до виконання задачі, що висунута на протилежному кінці земної кулі.

Ефективно продемонстрував можливості розподільних обчислень студент-математик зі США Колін Персіваль. За 2,5 роки він за допомогою 1742 добровольців з 50 країн світу встановив одразу три рекорди у специфічному змаганні, метою якого є

визначення нових наступних цифр числа «П, 3,14...». Раніше йому вдалось вирахувати п'яти- і сорокатрильйонний знак після коми, а останнім разом йому вдалось встановити, яка цифра стоїть на квадрильйонній позиції.