Конференции

Параллельные вычисления и технологии -
мировой тренд

XVI международная научная конференция "Параллельные вычислительные технологии" (ПаВТ-2022) проходила в Лаборатории информационных технологий ОИЯИ с 29 по 31 марта. Представленные на ней доклады отражали все аспекты применения облачных, суперкомпьютерных и нейросетевых технологий в науке и технике, включая приложения, аппаратное и программное обеспечение, специализированные модели, языки, библиотеки и пакеты. В Дубну приехали около 100 специалистов из Москвы, Санкт-Петербурга, Архангельска, Волгограда, Нижнего Новгорода, Ростова-на-Дону, Челябинска, Уфы и других городов, часть участников работала онлайн. В рамках конференции состоялся конкурс докладов молодых ученых.

В дни работы конференции проходила выставка, на которой ведущие производители аппаратного и программного обеспечения представили свои новейшие разработки в области высокопроизводительных вычислений.

Впервые в Дубне, в ЛИТ

- Сегодня у нас открывается известная конференция "Параллельные вычислительные технологии", которая проводится уже в 16-й раз, - сказал для СМИ Института директор ЛИТ В.В.Кореньков. - Ее организаторы - РАН, Министерство науки и высшего образования, МГУ, Суперкомпьютерный консорциум университетов России и многие другие. Каждый год эта конференция проводится в разных российских городах - университетских центрах, и впервые в Дубне, в нашей лаборатории. Мы рады приветствовать специалистов в области параллельных вычислений и специалистов по приложениям параллельных вычислений. Сейчас эта тема очень актуальна, востребована, поэтому мы ждем интересные доклады, дискуссии. Я думаю, это прорывная идея для всей российской науки, и, конечно, очень важная тема для развития нашего Института. Объединение суперкомпьютеров, объединение инфраструктур, создание новых алгоритмов, создание новых методов, - все это чрезвычайно важная тема, которая будет обсуждаться на конференции.

Среди участников представлена практически вся научная Россия, большое количество университетов, научных центров, суперкомпьютерных центров. Здесь будут объявлены топ-50 самых мощных компьютеров России и стран СНГ на сегодняшний день.

- Что может продемонстрировать ЛИТ?

- Мы многое можем показать. Первое, это интегрированная компьютерная инфраструктура для моделирования данных экспериментов в проекте NICA, в первую очередь для MPD, где мы объединили наши грид-ресурсы и наши облачные ресурсы, суперкомпьютер "Говорун" и другие центры в странах-участницах, в которых проводится массовое моделирование для суперкомпьютера "Говорун". Достаточно интенсивная работа ведется и в проекте объединения трех суперкомпьютеров: Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН, суперкомпьютера Политехнического университета Санкт-Петербурга и нашего "Говоруна".

Участников конференции приветствовал директор ОИЯИ Г.В.Трубников, он отметил важность вклада ЛИТ в научные проекты Института, высказал гордость за коллектив лаборатории. Он поблагодарил компании-партнеры конференции, которые продолжают поддерживать Институт. А далее Г.В.Трубников сделал доклад "о настоящем и будущем Института, в котором вы все нужны для реализации нашей амбициозной программы".

Первый пленарный

Доклад "Суперкомпьютерные технологии, искусственный интеллект и большие данные" В.В.Воеводина (МГУ) был первым пленарным докладом конференции.

- Параллельные вычисления - это мировой тренд сегодня, - сказал он в интервью. - Хотя эта тенденция возникла много лет назад и сейчас проявляется очень ярко, независимо от того, используем ли мы большие суперкомпьютерные системы или просто планшеты и мобильные телефоны. Если молодой человек хочет быть разработчиком приложений, он должен понимать, как работать с множеством ядер для того, чтобы все им написанное было эффективно и использовало все возможности. Мы в МГУ давно начали преподавать все, что связано с параллельными вычислениями, суперкомпьютерными технологиями. Первые лекции я начинал читать еще в середине 1990-х годов, позже это преобразовывалось в отдельные курсы, и сейчас составляет неотъемлемый элемент учебного курса факультета Вычислительной математики и кибернетики, физфака, мехмата и других факультетов.

Сейчас создается национальная суперкомпьютерная инфраструктура, которая позволяет объединить различные суперкомпьютерные системы - где-то сбалансировать нагрузку, где-то использовать единые методы управления. Это направление, которое будет развиваться. Все ИТ-компании почувствовали потенциал, который скрывается за технологиями искусственного интеллекта, а эти технологии требуют очень серьезных вычислительных ресурсов. Когда мы говорим о том, чтобы натренировать нейронную сеть, на это часто уходят недели, после требуются часы и дни на оптимизацию и после этого нейронная сеть работает очень быстро. А поскольку технологии универсальны, то любая ИТ-компания, претендующая на экосистему, будь то Сбер, Яндекс, МТС или многие другие, заинтересованы в распространении своих технологий везде.

- Вы не первый раз в Дубне...

- С ЛИТ ОИЯИ у меня очень давние связи, уже десятилетия, я с огромным удовольствием всегда приезжаю сюда. Отчасти завидую, потому что развитие происходит быстро, появляются новые системы, новые технологии, и акцент на международное сотрудничество дает огромное преимущество. Люди работают на мировом уровне, и общаться с ними приятно и интересно.

Сейчас развивается триада: высокопроизводительные вычисления, большие данные и технологии искусственного интеллекта. Любой современный вычислительный центр так или иначе рассматривает все три направления в совокупности, они взаимосвязаны: большие данные требуют серьезной обработки, к ним применяются технологии искусственного интеллекта. И эта триада определяет развитие любого крупного вычислительного центра.

- На какой уровень производительности выходят сейчас суперкомпьютеры?

- Сегодня обычный уровень для суперкомпьютеров - это петафлопсы, самая мощная система - пол-экзафлопса (пета - 10¹⁵, экза - 10¹⁸ операций в секунду). По всей видимости, в этом году появятся экзафлопсные системы, все к этому в мире готовятся. Действительно, это событие, потому что и создавать, и использовать, и программировать подобные системы - это вызов. Это сложно по очень многим параметрам, но это необходимо, потому что задач, требующих колоссальных ресурсов, становится все больше и больше, потому что посчитать сегодня можно все.

Об истории конференции

Л.Б.Соколинский (Южно-Уральский госуниверситет, Челябинск): Конференция ПаВТ была организована в 2007 году, когда суперкомпьютерные технологии начали интенсивно распространяться в российской науке и образовании, конечно, и в мировой. Это был отклик на мировую тенденцию. Первая конференция прошла в Южно-Уральском госуниверситете, который вместе с МГУ был ее организатором. Она имела большой успех, тогда еще не было намерения сделать ее регулярной, но поскольку интерес к этой тематике был очень большой, то решили проводить ее ежегодно и каждый раз в разных городах России. Время подтвердило эффективность этого подхода, за 16 лет конференция стала одной из лидирующих, узнаваемых, признаваемых. Ее труды печатаются издательством Springer, индексируются в базах данных Skopus и Web of Science, также издается сборник коротких статей и постеров, который индексируется российской библиотекой РИНЦ. Помимо этого, лучшие статьи публикуются в ведущих журналах, которые входят в ядро РИНЦ и список ВАК. Я бы отметил еще одну характерную особенность конференции ПаВТ - регулярный конкурс докладов молодых ученых. Он очень популярен, и на нынешней конференции он также проводится. Его победители получают гранты, один грант за первое место, два вторых гранта и три третьих, так что победителей немало. Гранты выделяются из средств спонсоров конференции, их размеры от 30 тысяч до 60 тысяч рублей.

- Как меняется тематика конференции, следует ли она в тренде мировых изменений в информационных технологиях?

- Да, безусловно. Главный стержень - это параллельные алгоритмы и технологии, но это очень широкая область, и особенностью конференции ПаВТ является то, что она изначально акцентируется на приложениях. Конечно, есть доклады по теоретическим аспектам параллельных вычислительных технологий. Что касается знаковых изменений в тематике, я бы отметил появление многоядерных ускорителей (ускорители Intel Xeon E5, графические ускорители NVIDIA и других производителей), что произвело, можно сказать, революцию в области высокопроизводительных вычислений, этому уделялось очень большое внимание на конференции. Вторая тенденция, которую я бы хотел отметить, связана с задачами искусственного интеллекта. Здесь делается акцент на вопросах параллельной распределенной обработки, и все больше становится докладов, посвященных этой области.

- То, что в этом году конференция проводится в ОИЯИ, как-то повлияет на нее, выльется в новое сотрудничество?

- Да, конечно. Опыт проведения конференций показал, что именно при очном общении, в такие вот перерывы между докладами, и формируются будущие коллаборации, идет обмен мнениями. Сегодня Константин Баркалов делал доклад от двух коллективов, которые традиционно участвуют в этой конференции, - из Нижнего Новгорода и Уфы. Мы увидели серьезную работу этой коллаборации, и примеров такого сотрудничества много, во многих докладах мы видим авторов из разных городов, где проводилась конференция ПаВТ. Именно конференция дала возможность соединить усилия исследователей из разных центров. То, что сегодня конференция проходит в ОИЯИ, чрезвычайно важно, потому что Объединенный институт - всемирно известная международная организация, которая одна из первых в России начала заниматься грид-вычислениями, распределенными вычислениями, распределенной обработкой данных. ОИЯИ за прошедшие годы накопил огромный опыт. Сегодня мы услышали блестящий доклад директора ЛИТ В.В.Коренькова о достигнутых результатах, о предложениях дальнейшего сотрудничества, которое, я думаю, будет способствовать дальнейшему развитию, продвижению технологий параллельных распределенных вычислений в России и мире.

Для решения широкого круга задач

В секции "Объединенная суперкомпьютерная инфраструктура" с докладом "Реализация ОСИ на суперкомпьютере "Говорун" выступил Д.В.Подгайный (ОИЯИ): Наша секция на конференции посвящена вопросам создания распределенной суперкомпьютерной вычислительной среды. В прошлом году мы начали этот проект объединения суперкомпьютеров в единую, географически распределенную вычислительную сеть. Это новый подход к созданию распределенных вычислений, который в каком-то смысле является обобщением и грид-технологий, и облачных вычислений. Такая гибридизация подходов позволяет уже объединять непосредственно HPC-платформы, то есть суперкомпьютеры. Это существенно увеличивает возможность суперкомпьютерных вычислений: грид и облачные вычисления имеют дело с определенным типом задач, например обработка экспериментальных данных из физики высоких энергий. Наша цель - построить распределенные вычисления, которые будут уметь решать все типы задач, в том числе и те, которые считаются на локальных суперкомпьютерах. Это делается для того, чтобы, в первую очередь, повысить эффективность использования отдельно взятых суперкомпьютеров. Не секрет, что некоторые суперкомпьютеры переполнены, как наш "Говорун", и мы заинтересованы в таком увеличении наших ресурсов. Но не только, это позволит решать многие проблемы, которые выходят за рамки отдельно взятой локальной вычислительной системы. Например, наш суперкомпьютер мы изначально строили наиболее широким образом, чтобы мы могли решать самый широкий круг возникающих задач, потому что в Институте возникают задачи совершенно разных типов - задачи, решаемые в ЛРБ, сильно отличаются от тех, что решаются в ЛФВЭ. Мы изначально строили нашу машину так, чтобы она умела решать всё.

Такой гибкостью не обладает большинство суперкомпьютеров в мире, они затачиваются в той или иной мере под решение определенных задач. А когда вы объединяете разные виды суперкомпьютеров, внутри которых имеются разные возможности, это, в том числе, позволяет пользователям из других организаций получить доступ к различным вычислениям, ускорительным вычислениям, различным методам обработки информации, что тоже сейчас является немаловажным в области работы с большими данными. Обработка таких данных, которые идут с больших экспериментальных установок, весьма актуальная задача, - это не только LHC, это телескопы, другие физические установки. И не только эксперименты, аналитика больших данных требует новых методов и подходов. Суперкомпьютеры изначально не создавались с этой целью, но сейчас уже понятно, что кроме большой вычислительной мощности нужно иметь такие развитые технологии. У нас на "Говоруне" это естественным образом развивается, возможность работы с большими данными мы закладывали изначально, причем, даже в архитектуру вычислительных узлов. Поэтому когда мы создаем объединенную инфраструктуру, пользователи из других организаций получают не просто доступ к каким-то вычислительным ресурсам, они получают доступ к новейшим технологиям.

Также на нашей секции прозвучат технические доклады, которые будут посвящены именно вопросам реализации, поскольку создание такой среды - нетривиальная задача. Выступят представители группы компаний РСК, которые активно участвуют и разрабатывают, в том числе, и программное обеспечение, которое позволило бы реализовать сам проект.

- Как продвигается проект объединения суперкомпьютеров в сеть?

- Сейчас мы находимся на начальном этапе. Мы решили использовать суперкомпьютер МСТ (Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН), суперкомпьютер Политехнического университета Санкт-Петербурга и наш "Говорун". Мы их взяли за основу, потому что они обладают более-менее схожей архитектурой узлов, чтобы нам не решать проблемы, связанные с разнородностью узлов, разнородностью программного обеспечения. Но в принципе мы хотим сделать нашу систему универсальной, в которую можно будет включать суперкомпьютеры любой другой архитектуры. Плюс еще одна особенность создаваемой системы: она объединена при помощи сети НИКС - научно-исследовательской сети для научных организаций в Российской Федерации. И пока мы находимся в рамках этой сети, но в принципе мы рассчитываем, что будем включать системы, которые не подключены к этой сети. Это потребует отдельной доработки, но мы надеемся, что НИКС будет и дальше развиваться, и все научные организации России будут к ней подключены.

Ольга ТАРАНТИНА,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ