Для стимулирования более активного использования возможностей суперкомпьютерных вычислений в различных отраслях экономики Челябинской области центром компетенции ЮУрГУ-Intel при поддержке компании <РСК СКИФ> был проведен конкурс <СуперГрид: суперкомпьютерные и грид-технологии в индустрии и экономике>.
В рамках регионального совещания по развитию суперкомпьютерных и грид-технологий, организованного правительством Челябинской области при участии Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) была разработана и принята концепция, направленная на более активное использование суперкомпьютерных и грид-технологий для развития местной экономики и научного потенциала.
В заключительной части регионального совещания 4 марта состоялось подведение его итогов, а также торжественное вручение дипломов и сертификатов на денежные премии ведущим научным коллективам Челябинской области за лучшие проекты, представленные конкурс.
Дипломом за I место и сертификатом на премию 25000 рублей от центра компетенции ЮУрГУ-Intel награжден коллектив кафедры <Технология машиностроения> ЮУрГУ (основные исполнители Кошин А.А., Дьяконов А.А., Шипулин Л.В.) за разработку проекта <Имитационное стохастическое моделирование процессов абразивной обработки на основе применения параллельных вычислительных процессов>. В проекте рассматриваются перспективы разработки рекомендаций по режимно-инструментальному оснащению современных абразивных станков и обработки новых материалов (композиционные, полимерные, наномодифицированные, градиентные и сложноструктурные дисперсные материалы и т. д.) на основе имитационного стохастического моделирования процесса. В результате продемонстрировано, что радикальным средством повышения эффективности имитационного стохастического моделирования, с позиций реализации и быстродействия, является применение параллельных вычислительных алгоритмов и их реализация на многопроцессорных кластерах.
Диплом за II место и сертификат на премию 15000 рублей от центра компетенции ЮУрГУ-Intel присуждены сотрудникам кафедры <Динамика и прочность машин> ЮУрГУ (основные исполнители Сапожников С.Б., Долганина Н.Ю.), представившим на конкурс проект <Проектирование тканевых бронежилетов нового поколения с использованием суперкомпьютерных технологий>. Работа посвящена проектированию тканевых бронежилетов нового поколения с использованием суперкомпьютерных технологий. Для проведения расчетных исследований взаимодействия пули с бронежилетом предложен метод замены группы одинаковых по конструкции слоев одним, эквивалентным по массе. Построена модель грудной клетки человека для исследования влияния импульсных нагрузок на тело человека.
Диплом за III место и сертификат на премию 10000 рублей от центра компетенции ЮУрГУ-Intel выданы сотрудникам ООО НТЦ <Сигма> (основные исполнители Васильев В.А., Ницкий А.Ю.) за разработку программно-технического комплекса <Кластер рабочей группы>. В проекте рассматривается вопрос построения кластера уровня 0,5-1,0 ТЕРАФЛОП на базе серийно выпускаемых изделий с обоснованием выбора архитектурных решений (типа процессора, конструктива, платформы, интерконекта) и оснащением системы прикладным свободно распространяемым программным обеспечением моделирования задач вычислительной гидроаэродинамики (ВГАД) и конечно-элементного анализа (МКЭ) построения геометрии, создания расчетной сетки, препроцессора, вычислителя и постпроцессора. Планируется создание готового решения с набором сопроводительной документации и примерами, которое может использоваться в рамках кафедры, отдела, группы специалистов, промышленного предприятия при решении больших и сверхбольших задач ВГАД, а так же в процессе учебной подготовки по соответствующим специальностям.
Специальный приз губернатора за максимальный эффект на предприятиях Челябинской области (диплом и сертификат на денежную премию в размере 30000 рублей) получили сотрудники ООО <УралГрид> (основные исполнители Дорохов В.А., Иванов В.А.) за проект <Разработка виртуального испытательного грид-стенда для исследования эффекта овализации труб при термической обработке>. В ходе реализации проекта создан виртуальный испытательный стенд для исследования процессов термообработки труб при закалке, основанный на компьютерной модели процесса индукционной закалки труб и программной оболочке к ней. В рамках проекта решалась задача оптимизации процесса закалки труб на Челябинском трубопрокатном заводе с целью уменьшения брака.
Специальная премия <За использование суперкомпьютерных вычислений в новых отраслях> от компании <РСК СКИФ> (диплом и сертификат на 20000 рублей) вручена группе сотрудников швейной фабрики <Кыштымский трикотаж> (основные исполнители Бордюжа А.В., Персидская А.Ю., Усенко И.Н., Долганина Н.Ю.) за проект <Деформационные изменения структуры трикотажных полотен на различных участках фигуры человека>. Он посвящен моделированию трикотажных изделий и тела человека с учетом физико-механических свойств трикотажных изделий. С использованием суперкомпьютерных вычислений построены виртуальные модели торса женской фигуры и платья, исследованы свойства трикотажных полотен, проверены возможности масштабируемости данной задачи.
При правительстве Челябинской области на постоянной основе действует группа по развитию и внедрению суперкомпьютерных и грид-технологий, созданная распоряжением губернатора в октябре 2009 г. ЮУрГУ является полноправным участником программы <СКИФ-ГРИД> и участвует в разработке ПО для суперкомпьютеров <СКИФ>. Вычислительные системы университета входят в суперкомпьютерную грид-сеть <СКИФ-Полигон> Союзного государства, что позволяет использовать их мощности ученым и исследователям, работающим в других городах России и в Беларуси. ЮУрГУ является соучредителем Суперкомпьютерного консорциума университетов России (www.hpc-russia.ru).
Комплекс решений, использованных при разработке суперЭВМ <СКИФ-Аврора> (который устанавливается в ЮУрГУ), не имеет аналогов в отечественной суперкомпьютерной отрасли, отвечает лучшим мировым достижениям и по ряду параметров превосходит мировой уровень развития суперкомпьютерной техники. Отличительными особенностями <СКИФ-Аврора> являются:
* Высочайший уровень плотности вычислительной мощности в индустрии - 32 двухпроцессорных узла (64 процессора Intel Xeon X5570) в одном шасси высотой 6U, что составляет 24 ТЕРАФЛОПС в одной стойке. Это в два раза превышает типичную плотность упаковки других суперкомпьютеров.
* Жидкостное охлаждение всех компонент вычислителя является наиболее эффективным и компактным подходом по сравнению с традиционным воздушным или жидкостно-воздушным охлаждением и позволяет строить высокопроизводительные системы с высочайшим уровнем плотности, а также снижает расход энергоресурсов системой охлаждения и электропитания. Отсутствие вентиляторов делает суперкомпьютер практически бесшумным и исключает вибрацию, что существенно повышает надежность системы.
* Гибридные вычислительные узлы. Каждый включает два новейших четырехъядерных 64-битных процессора Intel Xeon X5570 и FPGA-ускоритель для спецвычислений.
* Твердотельные накопители Intel Solid State Disk X-25M не имеют механических движущихся частей - данные хранятся в высокоскоростных микросхемах памяти.
* Системная сеть с топологией трехмерного тора. Отечественная масштабируемая системная сеть с топологией 3D-Тор с пропускной способностью 60 Гбит/с, а также вспомогательная сеть 40 Гбит/с InfiniBand QDR создают единую сетевую архитектуру, обеспечивающую автоматическую или настраиваемую пользователем маршрутизацию сообщений MPI и ускорение специализированных протоколов. Задержка <память-память> составляет менее 1 мкс.
Новшества обеспечивают сверхплотную упаковку вычислительных узлов, высочайшую надежность и управляемость системы, а также среднегодовую экономию затрат на электроэнергию до 60%.
Инновации, реализуемые в Челябинской области в части внедрения и реального использования суперкомпьютерных технологий для развития и повышения конкурентоспособности не только местной экономики, но и всего Уральского федерального округа (УФО) очень показательны для России в целом в контексте следования вектору модернизации страны, провозглашенному Президентом РФ Дмитрием Медведевым. Суперкомпьютерные и грид-технологии входят в состав стратегического ресурса Российской Федерации, что зафиксировано в решениях Совета безопасности РФ.
