5 лет работы СКЦ «Политехнический» СПбПУ Петра Великого – результаты и перспективы

Суперкомпьютерный центр «Политехнический», созданный в 2014-2015 г.г. в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого (СПбПУ), подвел итоги 5-летней работы, представив достигнутые результаты и имеющиеся перспективы развития исследований и моделирования в области фундаментальных наук, а также для решения сложных прикладных задач промышленности и экономики России.

О направлениях и планах стратегического развития Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого рассказал его ректор Андрей Иванович Рудской, профессор и академик Российской академии наук.

«Развитие суперкомпьютерных технологий и ресурсов напрямую связано с решением задач Национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации». В этой связи совершенствование методов численного моделирования, обработки больших данных и технологий искусственного интеллекта является стратегическим направлением для Политехнического университета, и особую роль в этом процессе играет Суперкомпьютерный центр СПбПУ», – отметил в своем выступлении ректор СПбПУ академик РАН А.И. Рудской.

«В течение ближайших трех лет Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого планирует стать опорным вычислительным центром Национальной суперкомпьютерной инфраструктуры, существенно нарастив свои вычислительные ресурсы до уровня более 10 Петафлопс, а также ведущим центром по разработке интеллектуальных систем с применением суперкомпьютерных технологий», – подчеркнул Андрей Иванович Рудской.

«С момента появления суперкомпьютерного центра в нашем университете многое поменялось. Фраза “суперкомпьютерное моделирование” стала устойчивым термином, используемым в названии заявок, подаваемых на конкурсы для выделения грантов на научные исследования. В настоящее время более 500 пользователей используют возможности суперкомпьютерных систем для получения новых результатов при выполнении проектов в рамках грантов РНФ, РФФИ, ФЦП и проектов, реализуемых в интересах развития промышленности РФ. Благодаря СКЦ мы смогли решить задачи, которые являются практически нерешаемыми на обычном оборудовании. Это численное моделирование в механике, материаловедении, фундаментальной физике, решение задач в области искусственного интеллекта и машинного обучения, медицины, биологии, геофизики, и многое другое», – сказал Виталий Владимирович Сергеев, проректор по научной работе СПбПУ.

О решаемых задачах, достигнутых результатах и планах дальнейшего развития Суперкомпьютерного центра «Политехнический» рассказал начальник Управления СКЦ СПбПУ Алексей Андреевич Лукашин.

В частности, среди значимых проектов, выполненных с использованием вычислительных ресурсов СКЦ «Политехнический», были отмечены следующие:

• Расчеты течений в тракте турбореактивного двигателя;
• Расчеты моделей для ракетного блока аварийного спасения возвращаемого аппарата;
• Моделирование процессов при выходе самолета на сверхзвуковую скорость;
• Создание интеллектуальных методов сравнения трехмерных моделей для трансформации процессов в области регистрации интеллектуальной собственности;
• Разработка интеллектуальных методов диагностики рака;
• Обработка сейсмических данных, в том числе с использованием искусственного интеллекта;
• Создание систем обработки больших данных в кибербезопасности;
• Создание цифровых двойников в машино-, двигателе- и авиастроении.

В ходе мероприятия представители научно-исследовательских коллективов и коммерческих структур сделали доклады о практическом использовании суперкомпьютерных расчетов и моделирования, проводимых в СКЦ «Политехнический», для успешного и своевременного решения актуальных научных и прикладных промышленных задач, в таких областях как:

• обнаружение новых запасов нефти и газа (ООО «Петротрейс»),
• поиск новых источников энергии (Высшая инженерно-физическая школа Института физики, нанотехнологий и телекоммуникаций, СПбПУ),
• турбомашиностроение (Высшая школа прикладной математики и вычислительной физики Института прикладной математики и механики, СПбПУ)
• газотурбинные двигатели (сектор газотурбинных двигателей Центра НТИ СПбПУ),
• авиационная промышленность (Высшая школа прикладной математики и вычислительной физики ИПММ, СПбПУ),
• аэрокосмическая индустрия (Лаборатория «Вычислительная гидроаэро-акустика и турбулентность», СПбПУ),
• моделирование астрофизических объектов с экстремальным энерго-выделением (Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе).
   

Суперкомпьютер «Политехник – РСК Торнадо»

Создание в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого одного из самых мощных и наиболее инновационных в России суперкомпьютерных центров с пиковой производительностью более 1,1 ПФЛОПС была начата в 2014 году, а в 2015г. СКЦ «Политехнический» был введен в эксплуатацию. Этот проект реализован в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020гг.» и Федеральной адресной инвестиционной программы.

Суперкомпьютерный центр СПбПУ ориентирован на решение междисциплинарных естественно-научных задач и поддержку проектирования сложных технических систем для высокотехнологичных наукоемких секторов науки и промышленности.

Две кластерные системы, созданные и установленные специалистами группы компаний РСК в СКЦ «Политехнический», входят в текущую редакцию рейтинга Top50 самых мощных суперкомпьютеров в России и СНГ, занимая в нем 4-е и 19-е места. Суммарная пиковая производительность вычислительных ресурсов Суперкомпьютерного центра СПбПУ в 2020 году выросла на 23% и теперь составляет 1,6 ПФЛОПС.

После плановой модернизации суперкомпьютера «Политехник – РСК Торнадо», проведенной в течение 2020 года, эта система поднялась на 4-ю строку списка Top50 (с 5-й позиции полгода назад). Ее пиковая производительность выросла на 29% до уровня 1,309 ПФЛОПС. Согласно индустриальному тесту LINPACK максимальная производительность этого суперкомпьютера СПбПУ увеличилась до 910,31 ТФЛОПС (терафлопс – триллион операций с плавающей запятой в секунду).

Прироста вычислительной мощности удалось достичь благодаря установке нового вычислительного сегмента, состоящего из 64-х вычислительных узлов на базе высокопроизводительных серверных процессоров Intel® Xeon® Scalable 2-го поколения (модели Intel® Xeon® Platinum 8268, Intel® Xeon® Gold 6248R), а также серверных плат Intel® Server Board S2600BPB, твердотельных дисков Intel® SSD и Intel® Optane SSD. Технологической основой суперкомпьютера суперкомпьютера «Политехник – РСК Торнадо» является универсальное высокоплотное и энергоэффективное решение «РСК Торнадо» со 100% жидкостным охлаждением на «горячей воде» – разработка специалистов российской группы компаний РСК.

В июле 2020 года суперкомпьютер «Политехник – РСК Торнадо» попал на 22-ю позицию в мировом рейтинге IO500, новом индустриальном списке суперкомпьютеров с самыми высокопроизводительными системами хранения данных HPC-класса. В нем сейчас присутствуют только две российские системы, обе производства группы компаний РСК. Столь хороших результатов удалось достичь благодаря применению уникальной технологии создания масштабируемых распределённых и компонуемых «по требованию» систем хранения данных RSC Storage-on-Demand на основе твердотельных дисков Intel® SSD и Intel® Optane SSD с интерфейсами NVMe.