08.03.2019 Стратегические «прорехи» в хозяйственно-экономическом развитии России. Часть VI
Суперкомпьютер, при любой гениальности разработчиков, нельзя создать «на коленке». Дело в том, что «сердце», «мышцы» и «нервы» такой машины: микропроцессоры, графические ускорители, контроллеры и т. д. — это микротехника высшей сложности
Подчеркнем, что описанная выше в нашем исследовании суперкомпьютерная гонка для ее участников вовсе не самоцель и не вопрос международного престижа. Именно на суперкомпьютерной базе сейчас решаются ключевые задачи в таких новых сферах человеческой деятельности, которые называют «информационная революция» и «новый технологический уклад». Сегодня без суперкомпьютеров уже действительно невозможно получение качественно новых результатов во многих важнейших отраслях человеческой деятельности.
Так, в метеорологии качественное предсказание погоды, в том числе ураганов, штормов, торнадо, града и т. д., требует очень быстрых (в течение первых часов) и регулярных (несколько раз в сутки) обсчетов глобальной модели динамики земной атмосферы на основе гигантских объемов данных измерений, непрерывно поступающих из мировой сети наземных, морских и космических станций.
В военном деле без огромных сверхбыстрых вычислительных мощностей невозможно согласованное оперативное управление системами войск и вооружений в современном вооруженном конфликте в режиме реального времени. Уже на тактическом уровне современной бригады или дивизии с ее многочисленными и разнообразными компьютеризированными средствами ведения боя, управления и связи на командный пункт управления поступает столько ежесекундно меняющейся информации, что без скоростных сверхмощных компьютеров ее обрабатывать для принятия своевременных решений просто невозможно.
В условиях гигантской стоимости современных сложных вооружений (и, напомним, запрета на натурные испытания ядерного оружия) ни поддерживать их в боеготовом состоянии, ни тем более разрабатывать новые типы и образцы вооружений нереально без развитых сверхсложных и сверхмощных систем компьютерного моделирования.
Решение большинства мирных и оборонных задач газодинамики и гидродинамики: от выбора конфигурации планера, крыльев и рулевой системы современного самолета до конструкции боевого корабля и грузового судна, от формы лопаток турбины двигателя самолета или винтов корабля до теплозащиты космического аппарата или стратегической ракеты — также невозможно без надежного суперкомпьютерного моделирования.
Невозможно без суперкомпьютеров и решение актуальных сверхсложных задач современной науки: расшифровка генома и разработка новых эффективных лекарств в биологии и медицине, изучение физических процессов в микромире и во Вселенной, предсказание и синтез новых веществ в химии и т. д.
Но и во многих сугубо мирных и обыденных отраслях деятельности без сверхскоростных компьютеров, способных оперировать гигантскими объемами данных, сегодня уже не обойтись.
Без них не обойтись в материаловедении при создании новых материалов с заданными свойствами для самых разных применений.
Без них не обойтись при поисках и разведке полезных ископаемых в сложнейших современных системах комплексной обработки геофизической и геологической информации, позволяющих в огромной степени сократить или вообще заменить дорогостоящее бурение скважин.
Без суперкомпьютеров уже нельзя обойтись практически во всех сферах исследований, связанных с разработкой и применением систем искусственного интеллекта высокого уровня.
Без суперкомпьютеров, оказывается, не обойтись и в современных крупных корпорациях и тем более в крупнейших мегакорпорациях. Которые их используют не только для разработки и модельных испытаний новых сложных производственных систем и товаров от проектирования нового химического завода или плотины ГЭС до создания новых высокотехнологических товаров вроде автомобиля, самолета или яхты.
Крупнейшим современным потребителем суперкомпьютеров (или, точнее, машин, приближающихся к уровню «супер» по скорости и объемам обработки данных) является промышленность стран — экономических лидеров мира. Уже сегодня большинство производимых на планете электронных машин, приближающихся по своим возможностям к суперкомпьютерному уровню, используется в системах автоматического управления сложными производственными комплексами, промышленными роботизированными системами высокого уровня, а также системами автоматического проектирования и моделирования новой продукции.
Наконец, не обходится без суперкомпьютеров и — внимание! — стратегическое планирование и управление деятельностью крупных корпораций или тем более мегакорпораций, каждая из которых оперирует финансовыми ресурсами в сотни миллиардов долларов и нередко распространяет свою деятельность на десятки отраслей экономики.
В связи с этим стоит отметить, что в США суперкомпьютеры-чемпионы вроде упомянутых выше американского Summit или китайского Sunway TaihuLight по вычислительной мощности штурмующие уровень эксафлопс, как правило, создаются на деньги государственного бюджета и целевым образом поставляются в ведущие (прежде всего ядерные и другие военные) научные центры соответствующей страны. А вот большинство суперкомпьютеров или мощных компьютеров пониже уровнем, оказывается, производится всё более объемными сериями на широкий (и растущий) открытый рынок и закупается и используется именно в крупных корпорациях и мегакорпорациях.
В связи с этим нужно отметить результаты недавнего опроса крупнейших корпораций США, работающих в самых разных отраслях: космос, нефтедобыча, фармакология, авиация, генетическая биология, автомобилестроение, транспорт и т. д. Почти все топ-менеджеры этих корпораций (97%) уверенно заявили, что без использования компьютерной техники высшего уровня их корпорации просто не смогли бы удержаться на передовых позициях на мировых рынках.
А что все-таки есть в суперкомпьютерном арсенале у России?
Сейчас, как мы уже обсуждали, у России есть четыре суперкомпьютера в мировом списке топ-500, хотя еще 10–15 лет назад их было больше, и их места в мировом рейтинге производительности были выше, чем сегодня.
Была совместная российско-белорусская разработка суперкомпьютеров серии СКИФ. Так, в 2004 году суперкомпьютер СКИФ К-1000 с реальной производительностью на тесте Linpack более 2 терафлопс занял 98-ю позицию в топ-500. В 2007 году СКИФ Cyberia с производительностью на тесте Linpack почти 10 терафлопс также вошел в сотню наиболее производительных в топ-500.
В 2008 году российский суперкомпьютер «МГУ Чебышев» с реальной производительностью на тесте Linpack 47,17 терафлопс стал самым мощным в СНГ и Восточной Европе и занял 36-е место в ТОР-500.
В 2009 году заработал суперкомпьютер «Ломоносов» в МГУ с реальной производительностью на тесте Linpack в 350 терафлопс, который занял 12-ю строчку в мировом рейтинге топ-500.
В 2014 году суперкомпьютер для МГУ «Ломоносов-2» занял 22-е место в мировом топ-500.
Однако, повторим, далее российские суперкомпьютеры широкого применения свои позиции в мировых рейтингах неуклонно теряли. Хотя компании, занятые производством суперкомпьютеров, в стране есть, и их немало.
Часть из них занимается, как это было и ранее, разработкой и производством компьютерной техники специализированного (прежде всего оборонного) назначения. Такие машины, предназначенные для работы в экстремальных условиях температур, давления, ударных нагрузок, радиационного фона и пр., создаются в ряде околооборонных НИИ в закрытых городах (ВНИИ экспериментальной физики, ВНИИ технической физики и др.). Технические данные такого рода машин публично не обсуждаются и в мировых рейтингах не присутствуют.
Однако другая часть российских компаний, занятых разработкой и производством компьютерной техники высшего уровня, пока что соперничать с мировыми грандами не в силах.
Подчеркнем, они не в силах соперничать с мировыми грандами в основном не потому, что в стране не осталось специалистов нужного уровня, хотя, повторим, немалая часть суперквалифицированных отечественных компьютерщиков, оставшись на родине без работы в первые годы «рыночной трансформации» России, уехала за рубеж и трудится в чужих силиконовых долинах. Но дело в основном все-таки не в этом.
Дело в том, что суперкомпьютер, при любой гениальности разработчиков, нельзя создать «на коленке». Дело в том, что «сердце», «мышцы» и «нервы» такой машины: микропроцессоры, графические ускорители, контроллеры и т. д. — это микротехника высшей сложности. Для разработки и изготовления которой нужны не только большие коллективы очень умных голов, которые придумают электронные схемы и разработают их правильную конфигурацию. Для изготовления такой микротехники необходимы еще и особо точные (прецизионные) даже не просто станки, а целые роботизированные заводы. Без таких роботизированных заводов физически невозможно точно и правильно разместить на крохотных кристаллах подложек-чипов миллиарды микродеталей и соединений между ними, способных без взаимных помех надежно и устойчиво работать с сигналами частотой в миллиарды колебаний в секунду.
Проектирование и создание таких заводов и роботизированных автоматических линий (ведь понятно, что работают с микродеталями в сетке чипа в 16 или 32 нанометра, то есть миллиардных долей метра, не глазастые девочки с паяльниками на конвейере) — это очень и очень дорогостоящее дело. И во всем мире: и в США, и в Китае, и в Малайзии, и на Тайване, и в других странах — такие заводы проектируются и строятся в основном на большие государственные бюджетные деньги, обычно с частичным финансовым участием заинтересованных компьютерных корпораций.
СССР/Россия, как мы уже обсуждали ранее в нашем исследовании, в этой сфере очень серьезно отстала от мировых лидеров (прежде всего от США) еще в позднесоветскую эпоху «отстающего копирования». Это отставание быстро углублялось и усугублялось в годы постсоветской научно-технологической разрухи и фактического прекращения финансирования отрасли.
В результате в России такие роботизированные компьютерные заводы (хотя пока далеко не достигшие «наноразмерностей» чипов, сравнимых с продукцией наших главных конкурентов) создаются, причем с серьезными финансовыми и технологическими затруднениями, только сейчас. И в результате недавние и сегодняшние относительные успехи российской суперкомпьютерной отрасли оказались связаны не с прорывами в сфере создания и серийного выпуска упомянутой выше отечественной микротехники высшей сложности, а в основном в изощренном строительстве супермашин» из наборов чужих микротехнических «кубиков».
Сегодняшний итог состоит в том, что буквально все нынешние российские суперкомпьютеры необоронного назначения, как входящие в мировой топ-500, так и далеко отстающие от его требований, собраны из микропроцессоров, графических ускорителей, микроконтроллеров и других деталей зарубежного производства. Причем в основном — из деталей не самого высокого современного уровня (не первой свежести), поскольку купить самые-самые лучшие и новые, как правило, удается далеко не всегда.
Но при этом, соответственно, и основное программное обеспечение, которое используется в этих суперкомпьютерах, тоже не отечественное, а зарубежное. Которое приходится — опять-таки, вовсе не дешево — закупать и использовать по зарубежным лицензиям.
В связи с этим нам явно следует обратить особое внимание на опыт Китая. Который при гораздо худших, чем у постсоветской России, стартовых условиях развития компьютерной отрасли, сумел за 20–25 лет стать вполне серьезным суперкомпьютерным конкурентом США.
(Продолжение следует.)
https://rossaprimavera.ru/article/3f56748b