SUPERвсе

Тема этого номера - супервычисления и машины, на которых они выполняются. В 2002 году все большее число людей и организаций заявляют об острой необходимости в выполнении 1015 арифметических операций в секунду...

Не пытаясь дать технически полный обзор основных направлений развития суперкомпьютеров, сделаем лишь несколько замечаний о доминирующих тенденциях. Идеология архитектуры машин, дающих предельно доступную в данный момент вычислительную производительность, в последние годы все явственнее фокусируется на совместном использовании как можно большего числа однородных процессорных элементов. Часто в качестве таковых выбираются новейшие универсальные микропроцессоры, соединенные скоростной коммуникационной сетью, - именно так устроены многие нынешние рекордсмены списка Top 500. Подробнее об архитектуре претендентов на петафлопс читайте в статье Берда Киви (где даются и ссылки на технические обзоры). Кстати, там есть альтернативные Top 500 рейтинги, в которых на первый план выдвигаются машины с другой, более сложной архитектурой.

Одной из главных технических идей, определяющих настоящее и близкое будущее суперкомпьютинга, стал так называемый мультитрединг (multithreading) - предложенная в начале 1990-х концепция «мелкозернистого распараллеливания» ¹. Архитектура мультитредового процессора должна обеспечивать получение и обработку одновременно «многих» (например, 128) потоков команд и данных: при этом устройство управления распределяет потоки для параллельного выполнения на внутренних вычислительных устройствах процессора. Эта концепция реализована, например, в новейшей машине Cray MTA-2, сообщение об установке которой в вашингтонской исследовательской лаборатории ВМФ США пришло в начале января (www.cray.com/news/0201/mta2_ship.html). Судя по всему, мультитредовую организацию будут поддерживать будущие версии интеловского процессора Itanium. Многие специалисты приравнивают по значимости идею мультитрединга к выдвинутой двадцать лет назад идее RISC-процессора.

Однако большинство людей интересует не как, а что вычисляется на супермашинах. Некоторые задают даже более сложный вопрос - зачем?.. На многих суперкомпьютерных сайтах (рекомендую, например, parallel.ru) вы встретите список «вызовов». Этот список переполнен «моделированием». Предполагается моделирование чего угодно: ураганов и белков, лекарств и Большого Взрыва (Big Bang), а также «малых», подземных ядерных взрывов… разве что антипод Большого Взрыва - Большое Сжатие (Big Crunch) почему-то выпал из поля зрения. Характерные примеры суперзадач, подвергавшихся в последнее время суперрешению, подобрал для нас Михаил Бурцев. Практическая необходимость и, главное, эффективность вычислительных суперэкспериментов в промышленности (автомобильной, авиационной, биотехнологической, фармацевтической и т. д.) не вызывает сомнений: не будь ее, денег бы не давали. Но какова ценность таких экспериментов для фундаментальных наук? Вот это большой вопрос - как и вопрос о том, в какой степени числовые супермолотилки обеспечены адекватной математикой для моделирования всех вышеописанных событий и объектов. Наконец, в последние годы задачи обработки информации становятся пищей для суперкомпьютеров наравне с вычислительной физикой, химией, биологией. Точнее - об информационных суперзадачах начинают так же часто писать, как о задачах моделирования. Машины же для решения таких задач, а это и были первые суперкомпьютеры, создавались на заре вычислительной техники, о чем увлекательно рассказывает в своей статье Юрий Ревич. Ну а сегодня информационные процессы - в связи с развитием глобальных и локальных информационных сетей - приобретают статус грозных явлений природы, и энтузиастам хочется покорять их, как когда-то Ангару и Енисей. Для этого нужны не средства численного анализа, а технологии распознавания, содержательного анализа текстов и мультимедийной информации - все то, что принято относить к области искусственного интеллекта. Однако интеллектуальное развитие суперсистем, если говорить об идеях, а не о терафлопсах, пока, увы, впечатляет меньше, чем их способность решать очень большие системы уравнений. Хотя и здесь «очень» - это столько, что хватает для самоокупаемой прагматики, но никак не для «генерации» нового понимания моделируемых явлений. Понимание и большой счет - по-прежнему совершенно разные вещи. В какой степени вообще возможно компенсировать недостаток понимания вычислительной мощностью?.. Успешные попытки встроить «понимание» в обработку, например, сетевого контента пока - осторожно выразимся - не рекламируются столь живо, как все более детальные просчеты столкновения галактик, ожидаемого через миллиарды лет.

Между прочим, «интеллектуальность» больших компьютерных систем в определенной степени стимулируется их собственным развитием. Например, в массивно-параллельных системах есть жесткое требование: отслеживать неисправности, исключать вышедшие из строя элементы из процесса счета, следить за физической целостностью системы. В российском суперкомпьютере МВС-1000М, о котором идет речь в последнем материале темы, эти задачи решаются с использованием генетических алгоритмов.

Итак, тема суперкомпьютинга ставит больше вопросов, чем нам удалось обсудить в рамках этого номера. Очень надеюсь, что мы когда-нибудь обратимся к самым важным из них.

В заключение хочу поблагодарить специалистов по супервычислениям и суперархитектурам Виктора Корнеева, Анатолия Слуцкина, Андрея Чеповского, Леонида Эйсымонта, потративших массу времени на мое просвещение. За возможные ошибки в предлагаемых вашему вниманию текстах они, разумеется, ответственности не несут.