Наши ученые разрабатывают не только малые и средние (от 1 до 5 терафлоп) суперкомпьютеры. ВНИИЭФ — один из ведущих центров разработки суперкомпьютерных технологий. В Сарове они начали развиваться ускоренными темпами в начале 90-х годов прошлого века.

В ВНИИЭФе, разрабатывают программное обеспечение («Сократ», «Логос», ЛЭГАК ДК) для суперкомпьютера мощностью 1 петафлоп (тысяча триллионов, или квадриллион, операций в секунду). Такую махину изготовят к 2011 году в рамках оборонного заказа, но использоваться он будет и в других отраслях. На ее разработку государство выделяет нешуточные деньги — около 2,5 млрд. рублей.

Обычные суперкомпьютеры требуют для своего размещения отдельных зданий с большими залами.

Сейчас Россия находится на 12-м месте в рейтинге 500 наиболее мощных супервычислительных систем. Самый мощный на сегодняшний день компьютер в России — Lomonosov в МГУ (350 терафлоп). Возможно, внииэфовский «петафлопник» приблизит нашу страну к вершине мирового рейтинга. Ждать осталось не долго.

В. ВЛАДИМИРОВ

КОМПЬЮТЕРНЫЙ КОНВЕЙЕР

Сегодня лидер в сфере суперкомпьютеров — США. Включилась в гонку и Европа, здесь уже действуют программы по созданию виртуальных самолетов, вертолетов, электростанций, реактивных двигателей и т. д. Подсчитано, например, что для создания виртуального самолета, включая проверку его аэродинамики, нужен суперкомпьютер мощностью в 1 млн. терафлоп. И американцы предполагают создать такой компьютер к 2025 году.

Для создания компьютерной модели автомобиля достаточно «всего» 100 терафлоп, а то и менее того. К примеру, фирма «Ауди» недавно купила 39-терафлопную машину для моделирования столкновения автомобиля с препятствием. А БМВ вместо постройки аэродинамической трубы для испытаний нового болида «Формулы-1» приобрела суперкомпьютер в 12 терафлоп.

Недавно включилась в суперкомпьютерную гонку и Россия. Чем же наша обычная персоналка отличается от «супера»? Конечно, мощностью. Но не только. Суперкомпьютер решает задачи не так, как персоналка, которая напоминает школьника. Тот пишет контрольную по математике, двигаясь к ответу последовательно, шаг за шагом. Суперкомпьютер действует иначе. Кстати, его прообраз впервые появился, когда советские специалисты стали рассчитывать первую атомную бомбу.

«Задача была столь сложна, что, если бы ее, как обычно, стали решать последовательно, шаг за шагом, на это ушли бы многие годы, — рассказал кандидат физико-математических наук, лауреат Государственной премии Юрий Смольянов. — И тогда задачу разбили на части, дали каждую часть девушке-расчетчику с арифмометром и стали решать задачу параллельно».

Такой метод используют в суперкомпьютерах. Только роль девушек-расчетчиков в них выполняют процессоры, аналогичные нашим персональным компьютерам.

Однако просто соединить в сеть десятки или сотни процессов, общая цена которых переваливает за миллиард долларов, недостаточно. Нужно еще и научить эти процессоры работать в одной команде.

И тогда наши программисты решили создать этакий вычислительный конвейер из множества специализированных простеньких процессоров, каждый из которых умеет выполнять лишь несколько определенных действий. Примерно так каждый рабочий на автомобильном конвейере выполняет 1–2 несложных операции.

Но конвейер движется быстро, людей на нем работают сотни, и все вместе они за час, а то и меньше собирают готовый автомобиль.

Так и параллельный суперкомпьютер. Каждый процессор выполняет свою работу за ничтожные доли секунды, а все вместе они решают за час такую задачу, на решение которой на обычном компьютере понадобились бы недели, а то и месяцы работы.

Впрочем, для хорошей работы такого суперкомпьютера недостаточно, чтобы каждый из его процессоров быстро выполнял свою операцию. Нужно еще, чтобы процессоры быстро перебрасывали друг другу итоги своих вычислений. И вот тут-то, оказывается, самое узкое место современных «суперов». Выигрыш в счете частично теряется в соединительной сети. Российские ученые придумали такую сеть, где информация движется почти с такой же скоростью, как считают процессоры. То есть, по существу, ими создан новый тип суперкомпьютера.

У него другая математика, новые алгоритмы решения конкретных задач, в частности, по аэродинамике и гидродинамике, что крайне важно для конструирования новых летательных аппаратов, а также разведки и добычи углеводородов. Сейчас на этих принципах наши специалисты готовы сделать суперкомпьютер мощностью в 100 терафлоп.

Всего на конкурс Electrolux Design Lab 2010 пришло более 1300 заявок со всего мира, что на треть больше, чем в 2009 году. Работы российских студентов уже попадали в полуфинал. Так, в 2008 году проект Алексея Быкова, выпускника Уральской государственной архитектурно-художественной академии, вошел в число 20 лучших разработок, присланных со всего мира. А в 2009 году в полуфинал вышла российская студентка 5-го курса Московского государственного института электронной техники Анна Кармазина с проектом «Serpo», показывающим, как лучше всего навести чистоту и порядок в ванной.

В этом году в финал конкурса Electrolux Design Lab вышел Юрий Дмитриев, выпускник Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова, который представил концепт биохолодильника, работающего не на привычном охладителе, а на полимерном геле.

Новый холодильник вчетверо меньше обычного за счет того, что у него нет ни дверей, ни полок, ни мотора. Он представляет собой некую емкость, которая может быть установлена как в горизонтальном, так и в вертикальном положении или даже на потолке. Регулируемые размеры позволяют приспособить его под любое жилье. Даже само название — «холодильник» — здесь уже не подходит, скорее это холодильная ванна. В эту ванну и помещаются продукты, которые затем заливаются особым, нелипким гелем без запаха. Полужидкая пленка обволакивает каждый продукт, как бы помещая его в герметическую капсулу. При этом продукты сохраняют свой натуральный вкус и аромат, не сохнут, так как конвекция отсутствует, и не портятся, поскольку к ним нет доступа микробов.

Ну а чтобы не развивались те микробы, который попали в тот или иной продукт при его изготовлении, вся ванна вместе с продуктами интенсивно охлаждается за счет преобразования теплового инфракрасного излучения, испускаемого самими продуктами, в видимый свет.

Инфракрасные лучи, попадая на гель, преобразуются в его структуре в обычный свет, из-за чего вся ванна приятно светится. Сам же гель при этом охлаждается. По тому же принципу переизлучения тепловой энергии работает обшивка космических челноков «шаттл». Таким образом, процесс охлаждения не требует энергозатрат, а сам холодильник работает совершенно бесшумно.