Практикующий физик — о суперкомпьютере ТюмГУ

Практикующий физик — о суперкомпьютере ТюмГУ

6 Ноября 2015 1585

Родион Ганопольский — директор Главного вычислительного центра Тюменского государственного университета. Под его контролем работает суперкомпьютер, который вычисляет важные для студентов и нефтяных компаний физико-химические показатели. Мы поговорили с Родионом Михайловичем о суперкомпьютере, исследованиях и элементарных частицах.

О суперкомпьютере

Родион Ганопольский

Вся наша работа построена вокруг этой машины. Если объяснять просто, суперкомпьютер — это кластер, множество компьютеров, объединенных друг с другом в одну сеть, как пчелиные соты.

По структуре суперкомпьютер напоминает матрёшку. В систему входит 82 сервера, в каждом два мощных процессора, а в каждом процессоре — 6 ядер. В итоге получаем 984 ядра. По этой цифре можно приблизительно судить о мощности суперкомпьютера (разумеется, для точных вычислений существуют свои способы). Мы можем выделять на решение разных задач нужное количество ядер, рационально распределяя мощности, параллельно работая над несколькими вычислениями.

Стоит сказать о том, что наши повседневные компьютеры с каждым днём устаревают. Технологии быстро совершенствуются, и то, что 10 лет назад мы называли суперкомпьютером, сейчас стоит у нас на рабочих столах.

Суперкомпьютере ТюмГУ

Сегодня мы используем наш суперкомпьютер, чтобы решать различные практические задачи, зачастую весьма важные для научной деятельности университета, для экономики региона. Есть такие серьезные исследования, которые на обычном компьютере считаются очень долго, и мы можем сократить и обеспечить вычислительный процесс. Хотя, конечно, дети, которые приходят к нам на экскурсии, всегда с интересом спрашивают: «А контр-страйк на него установить можно?» Конечно, можно.

О работе

Наш центр неспроста называется «коллективного пользования». Доступ к дорогостоящему оборудованию открыт для многих. Через нас практически любой может получить доступ к суперкомпьютеру — если, разумеется, нужно сделать какие-либо вычисления научного толка. К нам обращаются студенты, аспиранты, преподаватели, научные работники — в основном, конечно, ТюмГУ. Также мы предоставляем нашу систему для сторонних компаний.

Мы многое уже сделали, и сейчас у меня обычная, будничная работа — поддерживать суперкомпьютер в рабочем состоянии, обеспечивать к нему постоянный доступ. Конечно, когда мы первый раз увидели его систему, нам было очень интересно с ним работать, мы его изучали, тестировали. Запускали на полную мощность и одновременно все 984 ядра — получили показатель в 11,5 терафлопс (количество операций с числами в секунду. — Прим. ред.). В 2011 году эта мощность была 33-й среди суперкомпьютеров в СНГ.

Суперкомпьютере ТюмГУ

Об исследованиях

Грубо говоря, вся наша область работает на нефть. Поэтому, в конечном счете, большинство наших вычислений связано с добычей полезных ископаемых.

Например, повседневная задача: нужно узнать, как смесь нескольких веществ в условной трубе разделится, смешается, в каких пропорциях. Это требует больших вычислительных ресурсов. Совместно с компанией «Нефтемаш» разработали большую установку, в которой просчитывался каждый элемент, который будет её наполнять. Как в одной трубе смешаются вода, нефть и газ, как в другой смесь разделится и так далее. Большая часть наших ресурсов используется Тюменским научным нефтяным центром. Они моделируют предварительную гидрогеологию пластов, чтобы узнать, где лучше бурить скважины.

Суперкомпьютере ТюмГУ

К помощи суперкомпьютера также обращаются студенты. Они используют вычислительные мощности для своих дипломных, кандидатских работ. Иногда встречаются достаточно интересные и сложные вычисления для нашего суперкомпьютера. Например, один раз аспирантка с химфака для своей кандидатской работы считала квантовые одноэлектронные интегралы. Это требовало много ресурсов. Ей нужно было узнать, как располагаются атомы в молекуле относительно друг друга, на каком расстоянии. Для решения её задачи потребовалось запустить 200 ядер из 984.

Для сторонних компаний обычно не требуется больших вычислительных мощностей. Правда, сейчас в университете готовится серьезный проект, для которого нужно будет загрузить суперкомпьютер на максимум. Я не могу подробно рассказывать об этом, но скажу, что это будет связано с нейросетями.

За 4 года работы суперкомпьютера были и достаточно нестандартные ситуации его использования. Один студент-программист захотел протестировать Mac OS на работе с множеством ядер: как будут работать его программы, какие есть отличия от Windows. В общем, хотел решить, брать ему компьютер от Apple для работы или нет. У нас было свободное время — мы предоставили ему доступ. Он посмотрел, попробовал и позже взял iMac.

Об элементарных частицах

Суперкомпьютере ТюмГУ

Несмотря на то, что я работаю с суперкомпьютером, я выпускник Института физики ТюмГУ. Поступал на физфак, чтобы знать математику, программирование и физику. Всё это гармонично сочетается друг с другом, позволяя мне плавно переходить из одной области в другую.

Сейчас я публикую научные статьи по дискретной математике. Это напрямую связано с вычислениями. Но цель всех моих математических исследований — это их дальнейшее использование в одной общей физической теме, которая интересует меня уже давно. С диплома я изучаю многочастичные корреляции, то есть взаимосвязь в поведении многих частиц. Любое вещество состоит из множества частиц, и нам необходимо просчитать их взаимодействие, увидеть статистическую картину. Так получилось, что от корреляции необходимо было перейти к дискретной математике, где в роли частиц выступают различные элементы.

Суперкомпьютере ТюмГУ

Использовал ли я суперкомпьютер для своих вычислений? Нет, ведь я мог обойтись и обычным компьютером. Иногда нужно правильно оценить свои потребности и не загружать современную машину зря.

Как практикующий физик Родион выступит в роли эксперта на показе фильма «Страсти по частицам» в рамках Фестиваля актуального научного кино в ТюмГУ. Показ состоится 5 ноября в 16:00 в Белом зале ТюмГУ (ул. Володарского, 6).



Поделиться