Кибернетический мегамозг. Чем занят единственный в Украине суперкомпьютер

Первый и пока единственный украинский суперкомпьютер никогда не отдыхает: пользователей сотни, на расчеты всегда стоит очередь. Инженеры просчитывали на нем гидродинамику кораблей, аэродинамику вертолетных винтов и самолета АН-148, прочность высотных зданий, их поведение в условиях сильного ветра или землетрясения. С помощью этого компьютера мультипликаторы прорисовывали мультфильм "Микита Кожум"яка". Сотрудники института молекулярной биологии и генетики искали лекарство от рака и других тяжелых болезней. Физики решали задачи для ЦЕРНа — Европейской организации по ядерным исследованиям. Эта машина по фотографиям, отснятым в Чернобыле, создала 3D-модель атомной станции.

Суперкомпьютер построили четверо ученых Института кибернетики Национальной академии наук. Они придумали его архитектуру, написали для него софт, что помогло институту сэкономить сотни тысяч долларов.

Hewlett-Packard и ведро

Институт кибернетики строили с размахом. Все говорит о том, что когда-то это было богатое учреждение. В гигантском фойе устроен зимний сад с бассейном для рыб, рядом экспонируется бессменная фотовыставка, запечатлевшая достижения киевских кибернетиков и этапы строительства. Судя по фото, в 1970-х сотрудники института частенько выходили на субботники, чтобы облагородить территорию и помочь строителям. На стене — масштабное мозаичное панно, изображающее светлое будущее советской науки: пятеро мужчин в футуристических комбинезонах тянутся руками к печатным платам, расходящимся лучами от центра композиции. Кибернетический центр должен был стать украинской "кремниевой долиной", некогда в его корпусах работало 6 тыс. человек, сейчас — около 700 сотрудников. В холле и длинных коридорах громадного многоэтажного серого куба из стекла и бетона пусто и прохладно.

Навстречу мне по лестнице спускается Андрей Маленко. Высокий худощавый парень в теплом свитере — один из ведущих разработчиков суперкомпьютера. Он ведет меня к помещению на первом этаже, в котором работает машина, из вентиляционной отдушины над дверью дует горячий воздух. "Теплом, исходящим от компьютера, мы обогреваем верхние помещения и зимний сад", — говорит Андрей, открывая дверь. К нам присоединяется его коллега Андрей Головинский. Обоим моим собеседникам по 34 года, когда-то они вместе учились, теперь оба — кандидаты наук, старшие научные сотрудники. О своем детище Андреи говорят увлеченно. Разговаривать приходится повышая голос — в комнате очень шумно.

Описывая возможности суперкомпьютера, Андрей Головинский приводит доступный для меня, "чайника", пример: если обычной персоналке понадобится для вычислений 300 лет, эта машина способна справиться с задачей за месяц

Суперкомпьютер — это восемь узких стоек высотой около двух метров с вычислительными узлами на 1500 процессорных ядер и оперативкой в 2 ТБ, хранилище объемом 200 ТБ, два управляющих сервера, везде логотипы ведущих суперкомпьютерных компаний: Hewlett-Packard, Intel, NVIDIA, APC, SuperMicro. Напротив — мощные промышленные кондиционеры, которые высушивают воздух, композицию делает законченной ведро с водой, стоящее в углу для повышения влажности в помещении.

Компьютер состоит из четырех кластеров, так называемых суперкомпьютерных вычислительных комплексов (СКИТ), которые строили в разное время, начав в 2002 году. Сейчас работают СКИТ-3, созданный в 2007–2008 годах, и СКИТ-4, построенный в 2012–2103 годах. Первые два СКИТа морально устарели: обладая относительно скромной вычислительной мощностью, они потребляют много энергии, использовать их нерентабельно.

"Вот этот коммутатор, — Головинский показывает на небольшой металлический ящик, — стоил как Mercedes представительского класса — больше $100 тыс. Он нужен, чтобы узлы могли между собой общаться с большой скоростью — 56 гигабит. Когда нужно решить сложную задачу, она не помещается в один сервер, не хватает оперативной памяти, вычислительных ресурсов. Программисты разбивают ее на части, которые запускаются на разных серверах, а им нужно между собой общаться: как только один сделал кусок работы, он должен сообщить об этом менеджеру и приступить к новому заданию". Описывая возможности суперкомпьютера, Андрей приводит доступный для "чайника" пример: если обычной персоналке понадобится для вычислений 300 лет, эта машина способна справиться с задачей за месяц.

Головинский подводит меня к стойке, которую называет самой ценной: если здесь что-то ломается, компьютер останавливается.

— Часто ломается?

— Да постоянно, видишь красные лампочки — это сигнал, что что-то не работает.

Красных лампочек много. Если компьютер перестает работать, это бьет по всей Академии наук. В этом случае Андреям сразу начинают тут же звонить. Впрочем, суперкомпьютер — машина умная. Он проводит самодиагностику, отсекает неисправные узлы и сетевые связи, сообщает администраторам о проблеме, им остается только заменить неисправную деталь.

— Мы сами и ремонтники, и разработчики суперкомпьютера. В нашем институте его спроектировали, написали для него софт, — поясняет Головинский.

— Перед нами стояла задача собрать самый лучший вычислительный кластер при ограниченном бюджете, — перебивает Маленко. — За рубежом суперкомпьютеры покупают уже готовыми, "под ключ". Мы поступили иначе: с коллегами ездили на ведущие европейские и американские суперкомпьютерные конференции, исследовали передовой опыт, отбирали лучшие технологии. Часть решений, которые мы применили при разработке архитектуры и системного ПО, опережали массовый рынок суперкомпьютеров того времени. В мире существует рейтинг Топ-500 самых мощных суперкомпьютеров. На момент постройки СКИТ-4 в 2013 году от самого скромного из них мы отставали в три раза, но по деньгам он обошелся в 20-30 раз дешевле — около $200 тыс.

К созданию СКИТ-3 Головинский приступил в 2005 году, спустя четыре года к нему присоединился Маленко. Они хотели построить машину, способную решить любую задачу, которая может появиться в Украине. Среди пользователей больше сотни научных организаций — университетов, институтов. Бывали и случаи баловства: одного аспиранта поймали на том, что он высчитывал число π до миллиардного знака.

Андрей Маленко тоже ставил суперкомпьютеру неординарные задачи — пытался научить по фотографиям отличать животных от людей, распознавать номерные знаки автомобилей. Это было нужно для проекта BadParking. Суть проекта в том, чтобы с помощью горожан наказывать автовладельцев, паркующихся в неположенных местах. Люди могут зафиксировать нарушение и пожаловаться в полицию. BadParking должен помочь им сделать это легко и дистанционно, без утомительных бюрократических процедур.

"Денег здесь нет"

Я спрашиваю обоих Андреев, как становятся учеными.

— Все просто. У меня вся семья: родители, брат — ученые, — говорит Головинский.

— Мне еще проще, у меня родители — не ученые, просто так получилось, — улыбается Маленко. — В этой профессии нас привлекала возможность исследований и творчества. А еще ученым визы в ЕС дают бесплатно, — добавляет, шутя.

Оба Андрея математики, закончили мехмат университета им. Шевченко: Головинский учился на кафедре алгебры, Маленко — теории вероятности и математической статистики. Обоим были интересны компьютерные технологии, поэтому устроились в Институт кибернетики. В середине нулевых Академия наук начала возрождаться, пошло финансирование, удалось найти деньги на создание суперкомпьютера. Молодых ученых привлекла задача его построить.

Андрей Маленко ставил суперкомпьютеру неординарные задачи — пытался научить по фотографиям отличать животных от людей, распознавать номерные знаки автомобилей. Это было нужно для проекта BadParking

Сейчас они утверждают, что в Украине наука может быть только личным хобби, зарплаты очень скромные. В конце 2013 года создатели суперкомпьютера были удостоены премии президента. На дипломах красуется подпись Януковича, но самого ученые не видели, премию вручали уже после его бегства. Каждому досталось по $200.

— Деньги не главное, просто потому, что их здесь нет, — произносит Андрей Головинский.

— Чем ученый может зарабатывать?

— Если посмотреть на наши декларации, фигня получится, потому что, если все по закону, мы должны были бы помереть с голоду, — улыбается Головинский. — С нами можно устроить такой же кипиш, как с депутатами, сопоставляя имущество и зарплаты. Ученые подрабатывают где придется. Один мой знакомый работает ночным охранником в университете Шевченко, многие профессора таксуют. Кто-то ищет иностранцев, чтобы для них какие-то проекты делать, кто-то открывает интернет-магазины.

До войны Головинский и Маленко проводили в Украине международные конференции, находили спонсоров — производителей суперкомпьютеров, авторитетных спикеров. Не раз бывали на конференциях за рубежом, ездили за свои деньги. В Китае им обещали все условия для работы, бесплатное жилье, пару тысяч долларов зарплаты и почет — церемонные китайцы называют профессорами даже кандидатов наук.

— Я был на конференции, в которой из Украины участвовало около 70 человек. За время форума несколько человек подписало с китайцами контракт и поехало домой увольняться, — говорит Маленко.

— Мой брат — физик, тоже кандидат наук недавно навсегда уехал в Китай, — приводит еще один пример Головинский. — У него семья, ребенок, здесь его содержать не на что.

Мои собеседники пока видят лишь желание чиновников продать здания в центре Киева, принадлежащие научным учреждениям. И констатируют, что престиж профессии ученого свели к нолю, вскоре это аукнется всей стране: через 10–20 лет в вузах не останется квалифицированных профессоров — старики вымрут или уйдут на пенсию, новых будет негде взять. К чему это приводит на практике, Андрей Маленко объясняет на простом примере. В 2013 году на конференции в Армении он познакомился с представителем Академии наук Туркменистана, который на полном серьезе рассказывал о профессиональных достижениях — они провели интернет в школу. В Туркмении это считается научным результатом.

— Почему же вы до сих пор здесь работаете?

— Институт предоставляет много возможностей для занятий интересными проектами. Плюс с началом войны мы переключились на военную тематику и занимаемся разработками в этой области, — говорит Маленко.

"Игрушки"

Чтобы показать, чем занимаются, предлагают подняться на десятый этаж, в лабораторию. Мы едем в современном лифте — его установили десять лет назад, когда казалось, что дела в Академии наук наконец-то пошли на лад. В остальном интерьер института вполне советский: бесконечные коридоры, по обе стороны рабочие кабинеты, преобладание кремовых оттенков "под дерево".

Лаборатория располагается в светлой комнате с большими окнами, откуда открывается красивый вид на южную окраину столицы. У окна кадка с лимонным деревом — ровесником института, на нем висят крупные зеленые лимоны, рядом вымпел "Победителю социалистического соревнования", над школьной доской портрет кибернетика Виктора Глушкова, на подоконнике старый кассетник с радиоприемником, из которого звучит Моцарт. Столы заставлены приборами, компьютерами, завалены деталями, на одном из них расположилась одна из "игрушек" – станок с числовым программным управлением.

— В детстве мы, наверное, не наигрались, тогда у нас не было таких конструкторов, — улыбается Маленко, показывая на небольшой самодельный 3D-принтер, печатающий деталь для беспилотника.

Суперкомпьютер — это восемь узких стоек высотой около двух метров с вычислительными узлами, хранилище объемом 200 ТБ, два управляющих сервера. Напротив — мощные промышленные кондиционеры, которые высушивают воздух, композицию делает законченной ведро с водой, стоящее в углу для повышения влажности в помещении

Посередине комнаты высится незавершенный прототип другого 3D-принтера.

— С ним задача инженерно-научная, потому что таких больших серийно не производят — он сможет печатать детали около метра высотой, — поясняет Головинский. — Это принтер для совсем уж творческих людей — художников, архитекторов: вазу напечатать, скульптуру или макет дома.

— Вот интересный проект, — Маленко подходит к столу, на котором лежит массивный прибор, явно сделанный лет 30-40 назад. Это пульт управления военным компьютером, который следит за снарядом во время полета. Такие компьютеры производятся в России, весят около центнера, поэтому ученым была поставлена задача заменить его начинку.

— Снаружи выглядит так же, а внутри там почти ничего нет, — говорит Маленко, приподнимая крышку. В углу большого ящика ютится лишь одна маленькая плата с микросхемами. — Это от нас такая посильная помощь армии.

• Читайте также: Попасть в десятку. Как киевский математик создал шлем для снайперов

Парни предлагают выпить чаю и вновь возвращаются к тяжелому положению украинской науки, эта тема рефреном проходит через весь наш двухчасовой разговор. Рассказывая о том, как отправлял в Китай брата, которому пришлось занимать денег на билеты, Головинский выдает афоризм: "Уходить нужно тогда, когда ты понимаешь, что зарплаты перестает хватать на билет в один конец". Пока хватает.

Фото: Александр Чекменев