«Через год наш кластер может войти в топ-20 по СНГ»

В рамках одной из программ национального проекта «Наука и университеты» и инициативы «Открытие центров, лабораторий, запуск исследовательской инфраструктуры» Десятилетия науки и технологий на базе Института теплофизики имени С.С. Кутателадзе СО РАН создается суперкомпьютер «Каскад». О создании центра и том, какие исследования проводят с его помощью ученые, рассказал доктор физико-математических наук, заведующий Лаборатории суперкомпьютерных вычислений и искусственного интеллекта в энергетических технологиях Рустам Мулляджанов .

— Расскажите, почему у института есть необходимость в вычислительном центре?

— В институте активно развиваются несколько групп, которые занимаются исследованиями, требующими больших вычислительных ресурсов. На сегодняшний день в России сеть суперкомпьютеров довольно ограничена по сравнению с нашими зарубежными коллегами. Конечно, есть большие вычислительные центры в Москве, в Санкт-Петербурге и в некоторых региональных центрах, где сотрудники могут подавать заявку на получение доступа к вычислительному кластеру. Однако проблема состоит в том, что желающих довольно много, вследствие чего образуется очередь. В результате для выполнения какого-либо исследования необходимо довольно много времени, которое сложно оценить. Если в случае фундаментальных исследований фактор времени может быть не определяющим, то в случае разработок в интересах индустриальных партнеров работы должны быть выполнены в ограниченный период. Необходимость иметь собственную вычислительную инфраструктуру для выполнения заказных работ на высоком уровне являлась одной из главных при принятии такого решения.

— Уже запущена часть оборудования суперкомпьютера «Каскад». Расскажите о нем поподробнее. Какие задачи при помощи него решают ученые?

— Закупать первое оборудование мы начали еще три года назад, в частности, в рамках программы обновления приборной базы национального проекта «Наука и университеты». В конце прошлого года мы перешагнули своеобразный критический порог вычислительных мощностей, который составляет тысячу ядер CPU и порядка десятка GPU. Мы ожидаем, что к концу 2023 года у нас будет уже в два-три раза больше ресурсов. Целевая производительность суперкомпьютера составляет 300 Тфлопс. Если говорить о задачах, то компьютерное моделирование в Институте теплофизики СО РАН в том числе фокусируется на задачах энергитики, включая гидроаэродинамику, многофазные потоки, процессы горения и так далее. Эти задачи имеют множество инженерных приложений, которые требуют построения новых математических моделей и проведения высокопроизводительных расчетов. Последние несколько лет мы в свою работу интегрируем методы машинного обучения, поскольку исследования сопряжены с анализом больших массивов данных, обработать и редуцировать которые помогают соответствующие алгоритмы.

— Расскажите поподробнее о каком-нибудь проекте.

— При помощи суперкомпьютера «Каскад» выполняется ряд фундаментальных и прикладных проектов. Прикладные задачи обычно формулируются индустриальным партнерами, среди которых ГК «Росатом», ГК «Ростех», IT-компании, компании Технопарка Академгородка и так далее. Примером интересной мультидисциплинарной задачи является совместный проект с Новосибирским государственным университетом, Институтом гидродинамики СО РАН, а также Национальным медицинским исследовательским центром имени Е.Н. Мешалкина. Цель проекта заключается в создании предиктивной модели и оценке рисков разрыва аневризмы брюшной аорты. Задачи проекта включают анализ клинических данных, обработку снимков компьютерной томографии и реконструкцию геометрию аневризмы методами машинного обучения, построение на базе новых экспериментальных данных математических моделей стенки аорты, а также проведение параметрических нестационарных трехмерных гемодинамических расчетов. Эти результаты должны позволить создать предиктивную модель, которая может служить дополнительной информацией для врачей в медицинских организациях при принятии решений. Как гемодинамические расчеты, так и обработка данных методами машинного обучения требуют интенсивного использования суперкомьютерных ресурсов.

— Исследования на базе вычислительного кластера могут проводить только сотрудники Института теплофизики, или ученые из других исследовательских организаций могут подавать заявки на работу с оборудованием?

— Вычислительный кластер используется сотрудниками не только Института теплофизики, однако обычно это касается только совместных проектов. Тем не менее мы всегда открыты к любым предложениям.