Версия для печати
Вернуться к списку

ДЕДОЛЛАРИЗАЦИЯ И «УПРАВЛЕНИЕ САНКЦИЯМИ»: ИНВЕСТИЦИИ В НАЦИОНАЛЬНУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ В УСЛОВИЯХ ИНФОРМАЦИОННОЙ ВОЙНЫ

В конце сентября 2018 года в Москве был проведен форум «Russian Supercomputing Days». Участники и гости одного из ведущих суперкомпьютерных научных конгрессов в России обсудили вопросы развития индустрии высокопроизводительных вычислений. В частности, рассматривалась проблематика моделирования последствий дедолларизации экономики РФ, функционирования предприятий в санкционных условиях, суперкомпьютерного «управления санкциями» и особенности реализации инвестиционных проектов, например, в национальную безопасность, в условиях информационной войны.

Конференцию открыл член-корреспондент Российской академии наук (РАН) В.В.Воеводин, отметивший важность развития направления высокопроизводительных вычислений в России и инвестиционную привлекательность отраслевых инвестпроектов. На пленарном заседании, в частности, были представлены доклады по экзафлопным вычислениям, векторным суперкомпьютерам и их применению в различных областях, например, в судостроении, по оптимизации параллельных вычислений, распараллеливанию вычислений в системах искусственного интеллекта, диверсификации вычислительных платформ и разработке оборудования для обработки данных суперкомпьютерных параметров, а также по новым решениям в Экзаскейл.

На семинаре «Администрирование суперкомпьютеров», в частности, затрагивались вопросы применения работы файловой системы «Lustre», эксплуатации высокопроизводительных вычислительных систем ЦКП «Сибирский суперкомпьютерный центр» Института вычислительной математики и математической геофизики (ИВММГ) Сибирского отделения (СО) РАН, и средств удалённой визуализации в области инженерных расчетов.

Научная секция «Опыт решения прикладных задач» включала научные сообщения, в т.ч., по новому программному комплексу для моделирования электрофизиологии сердца «CardioModel», по исследованию проницаемости кластерных нефтяных и газовых резервуаров с помощью моделирования молекулярной динамики с использованием высокопроизводительных вычислений, трёхмерному гибридному коду «Maximus» для микроскопического моделирования астрофизической плазмы, изучению сходимости итерационных методов решения обратных задач трехмерной акустической томографии с помощью суперкомпьютерного моделирования, моделированию баллистической стойкости арамидных тканей с поверхностной обработкой, моделированию трехмерных задач вращения детонационной волны в прямоточном двигателе на суперЭВМ, прогнозированию погоды на вычислительной системе с экстрамассивным параллелизмом и параллельной реализации итерационного решателя для моделирования сейсмических волн в трёхмерно-неоднородных средах, разработке агент-ориентированной демографической модели России и ее суперкомпьютерной реализации, параллельной суперкомпьютерной программе докинга нового поколения для нахождения спектра низкоэнергетических минимумов, параллельным алгоритмам для изучения воздействия ледяного покрова на распространение сейсмических волн в мелководных арктических регионах, решению уравнений Максвелла методом конечных разностей во временной области со статической и динамической балансировкой нагрузки для гетерогенных вычислительных систем, параллельному гидродинамическому коду для моделирования астрофизических потоков со звездным уравнением состояния, сравнению производительности кластерных решателей во временной и частотных областях на геофизических задачах, суперкомпьютерному молекулярному моделированию газодинамического напыления наночастиц на подложку, суперкомпьютерным технологиям и нестационарным процессам в турбомашинах на примере турбокомпрессоров, численному моделированию переноса микроволнового излучения на параллельных суперкомпьютерах, численному методу решения задачи дифракции электромагнитных волн на системе тел и экранов, эффективному параллельному алгоритму численного решения малоразмерных задач динамики. Один из самых замечательных секционных докладов, посвященных 65-летию Института прикладной математики (ИПМ) им. М.В. Келдыша РАН (научный руководитель ИПМ РАН – академик РАН Б.Н.Четверушкин) и 40-летию со дня кончины Президента АН СССР (19.05.1961-19.05.1975) М.В.Келдыша (10.02.1911-24.06.1978) представила сотрудник ИПМ им М.В.Келдыша РАН Т.А.Сушкевич по теории переноса излучения и суперкомпьютингу, сопряженным задачам в сфере экологии, климата, мониторинга и дистанционного зондирования Земли, а также гиперспектрального подхода и нанодиагностики природных сред. Соавторами доклада выступили С.А.Стрелков и С.В.Максакова (ИПМ им. М.В.Келдыша РАН), Г.Э.Колокутин и Б.А.Фомин (Центральная Аэрологическая Обсерватория, г. Долгопрудный), В.А.Фалалеева и Л.Д.Краснокутская (Институт физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН), В.В.Белов и А.В.Зимовая (Институт оптики атмосферы им. В.Е.Зуева СО РАН, Национальный исследовательский Томский государственный университет), В.В.Козодеров (МГУ им. М.В.Ломоносова), С.М.Пригарин (ИВММГ СО РАН, Новосибирский государственный университет), А.С.Кузьмичев, А.А.Николенко, П.В.Страхов, Б.М.Шурыгин (Московский физико-технический институт (государственный университет), г. Долгопрудный).

Секция «Методы повышения эффективности приложений» объединила выступления, в т.ч., по изучению масштабируемости модифицированного алгоритма Чиммино для линейных неравенств, векторизации PPML-метода для последнего поколения «Intel Xeon Scalable» процессоров, параллельной реализации алгоритмов неявного связывания в сопряженных задачах FSI, координированному сохранению контрольных точек с журналированием передаваемых данных и асинхронному восстановлению расчетов после отказов.

Научная секция «Опыт использования гибридных вычислителей» включала доклады по обработке больших данных с использованием байесовского подхода на универсальном суперкомпьютерном гетерогенном вычислительном комплексе высокой плотности «PetaCube», алгоритму отжига популяции для масштабного моделирования задач статистической механики, молекулярной динамике в силовом поле и в воде, параллельному предобуславливателю на основе степенного разложения обратной матрицы для решения разреженных линейных систем на графических процессорах, суперкомпьютерным методам реконструкции ультразвуковых томографических изображений, применению гибридных кластерных систем для моделирования взаимодействия спутника и плазмы методом молекулярной динамики, параллельным вычислениям на графических процессорах в задачах многокритериальной оптимизации, параллельным CPU/GPU алгоритмам сейсмической миграции на основе одностороннего волнового уравнения, трехмерному моделированию медленных течений вокруг недеформируемых структур с использованием FMM/GPU.

Серия тренингов и мастер-классов в рамках форума «Russian Supercomputing Days» была проведена компаниями «Intel», «IBM» и «Hewlett Packard Enterprise» - ведущими мировыми поставщиками программно-технических решений, в частности, для ВПК США. Тренинг «Программные инструменты Интел для высокопроизводительных систем – практические приемы повышения масштабируемости» был посвящен повышению сложности решаемых задач в области высокопроизводительных вычислений для роста кластеров. В ходе занятий рассматривались практики и инструменты применения решений для кластерных систем большого размера (пре-экзаскейл). Также были проведены тренинги «Новые горизонты суперкомпьютерных технологий, мнение IBM», мастер-классы «Бизнес-применение высокопроизводительных решений для Data Science: подход IBM. Обзор платформы IBM Data Science Experience» и «Разворачиваем и администрируем вычислительный кластер для машинного обучения» (компания «Hewlett Packard Enterprise»), лабораторные работы «NVIDIA» «Введение в глубокое обучение» и «Распознавание объектов с DIGITS».

Секционное заседание «Методы повышения эффективности приложений» включало доклады по анализу поведения параллельных MPI-программ на основе фаз межпроцессного взаимодействия, средствам имитационного моделирования параллельных алгоритмов, интерактивному трёхмерному представлению как методу исследования свойств информационного графа, применению LLVM для анализа программ в системе «САПФОР», проектированию параллельных программ на основе концепции Q-детерминанта.

Темами обсуждения на Научной секции Института вычислительной математики (ИВМ) им. Г.И.Марчука РАН «Вычислительные технологии и моделирование в ИВМ РАН» стали алгоритмы переноса большого количества частиц радионуклидов в параллельной модели гидродинамики океана, реализация метода Ланцоша-Монтгомери над большими простыми полями с ускоренными на GPU плотными операциями, программирование для численного решения стохастических дифференциальных уравнений с частными производными методом статистического моделирования на суперкомпьютере, методы моделирования фильтрации в безнапорном режиме раствора переменной плотности с помощью кода GeRa, изучение принципов параллельного блочно-диагонального переобуславливателя с проекторами, создание программной платформы INMOST для параллельного моделирования.

На семинаре «Суперкомпьютерное образование: итоги конкурса учебно-образовательных материалов» обсуждались цели и задачи Конкурса по тематике «Высокопроизводительные вычисления и суперкомпьютерные технологии», этапы развития ресурсов Суперкомпьютерного центра Воронежского государственного университета в учебном процессе и научных исследованиях, особенности построения естественных моделей параллельных вычислений, перспективы развития программ-симуляторов для изучения основных идей многопроцессорных вычислений, этапы доработки Учебно-методических модулей «Методы параллельных вычислений» и «Введение в методы параллельных вычислений» с применением параллельных вычислений при решении олимпиадных задач по программированию с помощью быстрого преобразования Фурье, а также ключевые принципы преподавания дисциплин для обучения распараллеливанию алгоритмов и программ. В рамках семинара был проведен лабораторный практикум к курсу «Введение в высокопроизводительные вычисления».

На конференции молодых ученых были представлены доклады по изучению методов реализации фильтра Собеля на реконфигурируемых вычислительных системах, оптимизации утилизации при выделении ресурсов для высокопроизводительных вычислительных систем с сетью «Ангара», параллельным алгоритмам построения QR-разложения разреженных матриц для систем с общей памятью, применению многомерной квантильной функции, разработке методов прогнозирования масштабируемости приложений при конфигурации суперкомпьютеров и систематизации типов языка функционально-потокового параллельного программирования.

Форум «Russian Supercomputing Days» проходил не один день и ежедневно начинался серией пленарных докладов. Нейронным гиперсетям и оценке максимального вычислительного потенциала головного мозга было посвящено научное сообщение члена-корреспондента РАН К.В.Анохина (НИЦ «Курчатовский институт» и МГУ имени М.В. Ломоносова), задачам и результатам по перспективным работам с большими данными – члена-корреспондента РАН А.И.Аветисяна (Институт системного программирования им. В.П. Иванникова РАН). Также были представлены доклады, в т.ч., по применению ПЛИС Xilinx для ускорения математических алгоритмов и нейросетей с применением суперкомпьютерных технологий в изучении элементарных процессов в динамике биомакромолекулярных систем, опыту использования технологий суперкомпьютерного инжиниринга в деятельности Инжинирингового центра «Центр компьютерного инжиниринга», архитектуре интеллектуального интерконнекта для суперкомпьютеров следующего поколения, режимам работы процессора ARM в высокопроизводительных вычислениях, деятельности Технического комитета №700 и математическому моделированию с высокопроизводительными вычислительными ресурсами, а также примерам реализации инвестиционных проектов внедрения суперкомпьютерных технологий в промышленное производство.

На секции «Перспективные суперкомпьютерные технологии» состоялись выступления, в т.ч., по современным масштабируемым комплексам Lenovo HPC/AI, применению Elbrus-4C для нефтегазовых исследований, изучению экосистемы процессоров Elbrus VLIW для вычислительного материаловедения с оценкой их производительности, модулярно-логарифмическим сопроцессорам для массовых арифметических вычислений, развитию технологии построения реконфигурируемых вычислительных систем с жидкостным охлаждением, гиперконвергентному подходу для суперкомпьютерных вычислений, аппаратным и программным платформам «Advanced Micro Devices» для высокопроизводительных вычислений и машинного интеллекта, концепции и структуре интегрированной суперкомпьютерной вычислительной среды, системе обработки экспериментальных данных в реальном времени на суперкомпьютерах, оценке эффективности суперкомпьютеров и комплексному подходу, основанному на исследовании исторических данных суперкомпьютера «Ломоносов-2».

На секционном заседании «Параллельные алгоритмы» прозвучали научные сообщения о LRnLA-алгоритме «ConeFold» с нелокальной векторизацией для реализации кода LBM, оптимизированных мультиоператорных схемах высоких порядков и их применении для численного моделирования неустойчивости и излучения звука, оценке эффективности алгоритмов математической физики для компьютеров с распределенной памятью, параллельном моделировании распространения информации внутри сообществ в социальных сетях, программном комплексе «DMORSy» для переупорядочения разреженных матриц на кластерных системах, сравнении схем редукции размерности для параллельных алгоритмов глобальной оптимизации.

На научной секции «Распределенные и облачные вычисления» состоялась дискуссия, в частности, по разработке приложений для исследований в области энергетики посредством конвергенции GRID и облачных вычислений, применению суперкомпьютерных центров на платформе «Эверест», многоуровневому адаптивному подходу для эффективного выполнения многомасштабных распределенных приложений с динамической рабочей нагрузкой, алгоритмам надежного и согласованного назначения на ресурсы в распределенных вычислениях, управлению метаданными для крупных научных экспериментов на основе распределенного алгоритма консенсуса.

Традиционно полную аудиторию собрали организаторы ежегодного семинара «Квантовые вычисления». Были анонсированы новые разработки, например, по квантовым симуляторам в задачах квантовой химии и материаловедения, алгоритмам оптимизации перебора в квантовой криптографии, расстановке атомов фосфора с атомной точностью на поверхности кремния в задачах квантовых вычислений, модельной реализации майнинга биткоинов на квантовом компьютере, кубитам и двухкубитным структурам на основе сверхпроводников и томографии квантовых чипов с гарантированной точностью.

На постерной сессии были представлены стендовые доклады, в т.ч., по аппроксимации синхротронных функций для ускорения численного моделирования плазмы с учетом эффектов квантовой электродинамики, инкрементальному распараллеливанию программ с использованием DVM-системы, крупномасштабному молекулярно-динамическому моделированию влияния взаимодействий постоянных диполей на образование нанокластеров коллоидных квантовых точек, моделированию процесса инициации сейсмической активности с учетом неоднородности геологического массива, оптимизации кода функционально-потокового языка программирования «Пифагор», особенностям разработки и преобразования функционально-потоковых параллельных программ, параллельным вычислениям в исследованиях систем порождающих группу инволюций, параллельным алгоритмам сопоставления изображений на основе принципа согласованности отсчетов на фрагментах стереоизображений, построению и визуализация геомоделей на основе параллельных GPU-вычислений, применению Roofline-модели для анализа производительности двух алгоритмов численного моделирования квантовых систем, формированию баз данных межпланетных траекторий на многопроцессорных вычислительных системах, суперкомпьютерному моделированию структуры и спектров фитохромов, фазовой альтиметрии уровня моря по сигналам радиомаяков глобальных навигационных спутниковых систем, многомасштабному компьютерному моделированию на высокопроизводительных вычислительных системах.

В дни работы форума работала выставка, на которой были представлены программно-аппаратные решения в сфере суперкомпьютерных вычислений. Также состоялись научная конференция Суперкомпьютерной академии, совещание Суперкомпьютерного консорциума университетов России и семинары «Использование ПЛИС Xilinx в облачном сервисе Amazon на примере кодирования видео» с применением архитектуры Xilinx для ускорения вычислений до 30 раз в зависимости от задачи (проектирование AWS F1 OpenCL, среда разработки Xilinx SDAccel), «Внутрисетевые вычисления (In-Network Computing) для максимальной производительности суперкомпьютеров и искусственного интеллекта», «Эффективность платформы высокопроизводительных вычислений» и ряд других сессий и секционных заседаний, на которых были представлены доклады представителей академических институтов (например, ИМП РАН, НИИСИ РАН, ФТИАН) и их партнерских организаций, совместно с ними реализующих инвестиционные проекты в научной сфере.

Выводы и рекомендации:

1. В настоящее время наблюдаются массовые информационные утечки от компаний, организующих на территории РФ выставки и конференции. За российскими фирмами-однодневками, как правило, незримо присутствуют иностранные финансовые структуры со стабильным бюджетом и не вызывающими сомнение целями в отношении безопасности России. Нередко попавшие к ним контактные данные участников, гостей и посетителей передаются третьим лицам, являющимися представителями организаций, проводящих на территории РФ промышленный шпионаж. Финансирование отечественными предприятиями организаторов конференций, в рамках которых на территории РФ производится сбор данных о производителях и поставщиках продукции и услуг, а также персональные данные руководителей разного уровня (например, телефоны и e-mail, за которыми можно установить наблюдение, в частности, мониторинг трафика и детальный учет входящих и исходящих писем и звонков) негативно отражается на развитии отечественной экономики и существенно снижает информационную безопасность не только предприятий и целых отраслей, но и государства. Разработка системы защитных стратегий в условиях информационной войны предполагает широкий спектр методов, в т.ч., с применением суперкомпьютерных технологий. Для успешного противостояния информационным атакам (не только кибер!), также необходимо упорядочивание выставочно-конферен-ционной деятельности в России. В частности, предлагается лицензирование в РФ данного направления деятельности и создание сети национальных операторов с необходимым уровнем защиты всего набора выставочно-конференционных данных от информационных атак и причинения экономического ущерба России.

2. В условиях экономических ограничений и финансовой турбулентности «управление санкциями» является одним из эффективных инструментов противодействия информационным войнам. Вместе с тем, дедолларизация накладывает определенные ограничения и увеличивает риски при реализации инвестиционных проектов. Бизнес-сообщество опасается как развития негативных трендов в мировой экономике (в частности, «Брекзит», «Фрекзит» и «Итэкзит»), так и того, не приведет ли дедолларизация экономики к «юанизации». Известен опыт стран бывшего СССР: например, в Грузии дедолларизация в «ларизацию» не превратилась: помимо национальной грузинской валюты «лари», в стране до сих пор имеет обращение и ряд иностранных валют, включая доллар. «Управление санкциями» также предполагает включение в перечень специальностей подготовку специалистов ряда ведущих российских вузов (например, военных) по направлению противодействия угрозам, связанных с информационной войной. В качестве представителей профессорско-преподаватель-ского состава рассматриваются ученые, имеющие опыт работы в данной сфере и обладающие необходимыми профессиональными навыками.