НА ПУТИ В ГЛОБАЛЬНЫЙ GRID

 В интервью «ГА» руководитель отдела вычислительной физики и информационных технологий Национальной лаборатории им. Алиханяна, доктор физико-математических наук, профессор Норайр АКОПОВ говорит о возможностях максимального использования суперкомпьютера.

- Г-н Акопов, после того, как в академическом Институте проблем информатики и автоматизации появился суперкомпьютер, Национальная научная лаборатория им. Алиханяна, где вы работаете, стала самым крупным пользователем этих возможностей. Расскажите, пожалуйста, об этом сотрудничестве.

- Тесные контакты наших институтов завязались значительно раньше, чем появился суперкомпьютер. Мы уже давно проводим совместные семинары, заключен договор, в рамках которого организуются совместные исследования, мы оказываем друг другу необходимую помощь. А после создания суперкомпьютерного центра наши контакты еще более активизировались. Суперкомпьютер был подарен Институту проблем информатики и автоматизации Университетом Тулузы, с которым они долгое время сотрудничали. По своим параметрам суперкомпьютер очень хороший, но потребовались большие усилия и средства, чтобы довести его до того состояния, когда бы он отвечал современным требованиям. Теперь, когда эти работы завершены, мы можем использовать эти вычислительные возможности для обработки огромного количества данных.

- Какими исследованиями вы занимаетесь?          

- Область наших научных интересов – физика высоких энергий. Мы сотрудничаем с наиболее авторитетными научными центрами мира, которые занимаются этими проблемами. В нашей области масса чрезвычайно интересных вопросов, на которые наука пока еще не имеет ответа, например, почему окружающий нас мир состоит из частиц, а античастицы отсутствуют. Ведь, казалось бы, этого быть не должно.

- Но ведь античастицы когда-то были…

- Да, в момент Большого взрыва, то есть 14,5 миллиардов лет назад в некой точке произошел взрыв, в результате которого образовалась Вселенная. И в течение первых мгновений, а это были доли секунды, во Вселенной существовала симметрия. Электронов было столько же, сколько позитронов протонов столько же, сколько антипротонов, но потом началась эволюция и инфляция Вселенной, она стала расширяться и остывать, происходили серьезные изменения.

- Но ведь Вселенная и сейчас расширяется. Какие-то изменения происходят?

- Нельзя сказать, что ничего не меняется, но мы еще так мало знаем о Вселенной, что не можем составить полную картину окружающего нас мира и отслеживать происходящие в нем процессы. Согласно точке зрения, принятой сегодня в науке, Вселенная в основном состоит из темной энергии и темной материи. Это загадочные субстанции. Согласно расчетам, приблизительно 70% Вселенной - это темная энергия, 25% - темная материя и только чуть более 5% обычная или барионная материя, которую мы знаем.

- То есть совсем небольшая часть?

- Да, тот мир, к которому мы привыкли и который в какой-то мере познали, состоит из протонов, нейтронов, пи-мезонов – это так называемая барионная материя, а о темной материи и еще более о темной энергии мы не знаем почти ничего.

- А как вообще появились эти понятия?

- Надо было объяснить некоторые странные вещи, связанные с космологическими вопросами. Ведь в области космологии мы сталкиваемся с явным недостатком материи и энергии. То есть видимой материи значительно меньше, чем должно быть. Согласно оценке средней плотности Вселенной, мы знаем, сколько вещества приходится на один кубический сантиметр. Это достаточно высокое значение, но наличием одной только видимой материи это объяснить невозможно. В стандартной космологии считается также, что ускоренное расширение Вселенной вызвано темной энергией.

- Значит поймать частицу темной материи не удается?

- Пока нет. И этим занимаемся не только мы, но и самые крупные научные центры мира, но пока безуспешно. Обнаружить носитель темной материи не удается, хотя из космологических наблюдений о том, как расширяется Вселенная, следует, что такой объект существует. Однако мы не теряем надежду, что с накоплением экспериментальных данных, когда накопленная статистика станет в десятки тысяч раз больше, нам удастся обнаружить какой-то признак темной материи. Правда, есть и другая проблема – современным приборам не хватает чувствительности, чтобы обнаружить слишком тонкие признаки темной материи. Об этом я могу говорить бесконечно, но мы отвлеклись от основной темы нашего разговора – использования суперкомпьютера в наших исследованиях.

- То есть исследования, которыми вы занимаетесь, требуют больших вычислений?

- Да. У нас в институте есть десяток мощных серверов, но их производительности не хватает для выполнения наших задач в разумное время. Поэтому мы активно используем Grid-технологию – распределенную инфраструктуру, объединяющую разные ресурсы, необходимые для больших вычислений. Эта технология изначально была нацелена на решение задач физики высоких энергий, сейчас она используется и в других областях. Но в нашей сфере огромные объемы информации и обработка этих данных пожирает на носителях тысячи петабайт. Причем эти вычисления могут длиться годами, десятками лет. Это большие данные в области физики высоких энергий. Вот поэтому без распределенной системы вычислений – Grid- современная наука не в состоянии обойтись.

- То есть это сеть, в которой распределяются задачи?

- Да. В мире имеется множество мощных серверов, которые объединены в единую сеть. Когда я отправляю из Еревана сразу тысячу задач, решение каждой из которых потребовало бы много времени, то могу отслеживать процесс их решения, в том числе по частям и где это делается. Все вычислительные ресурсы системы Grid заняты решением задач от разных заказчиков. Grid работает с колоссальной нагрузкой. И сейчас очень важно, чтобы имеющийся в Армении суперкомпьютер вошел в эту систему. А пока на карте мира Армения не видна как компонент Grid.

- Почему?

- Дело в том, что пока мы только используем ресурсы Grid, но ничего не даем. А в соответствии с принятым порядком, страна или отдельный институт должны подключить к этой системе имеющиеся вычислительные ресурсы, чтобы кто-то, даже в другом конце мира, использовал эти возможности. Только тогда мы станем полноценными членами этого сообщества.

- Как войти в эту систему?

- Нужно получить электронный сертификат, который подтверждает, что вы являетесь легальным пользователем. Но этому предшествует целая система проверок, потом, даже имея персональный сертификат, нужно зарегистрироваться в одной из виртуальных организаций, созданных при очень крупных научных центрах, на первом этапе это коллаборация ATLAS (CERN), в которой наш институт участвует. Без этого невозможно стать полноценным членом Grid .

- Речь идет о том, чтобы получать заказы?

- Если созданный в Ереване суперкомпьютерный центр, вернее, та его часть, которая, как предполагается, должна войти в Grid, пройдет все необходимые этапы, а мы пока в начале пути, то Армения станет полноценным членом этой системы. Это дает определенные преимущества, что связано и с количеством задач, направляемых в Grid. Тогда все вычисления для нас будут производиться гораздо быстрее. Поэтому сейчас нужно наряду с получением личных сертификатов сертифицировать ту часть суперкомпьютера, которая должна войти в эту систему. А там тоже много формальностей.

- Что это даст Армении, кроме престижа?

- Создание суперкомпьютерного центра, даже если это подарок, обходится дорого, поскольку это и огромные затраты электроэнергии, и зарплата сотрудников и т.д. И тут возникает проблема загрузки. А это главный критерий эффективности, важно, сколько из 24 часов в сутки уходит на решение задач. Такой объект не имеет права простаивать. И если часть нашего суперкомпьютера войдет в Grid, этой проблемы в значительной степени не будет. А кроме Национальной лаборатории им. Алиханяна, я не знаю в Армении других корпоративных пользователей, имеющих такую большую потребность в вычислительных ресурсах.

Конечно, суперкомпьютер будет обслуживать и других пользователей Армении, например, метеослужбу, где есть потребность в больших вычислениях. Наверное, у кого-то еще могут возникнуть трудоемкие задачи, чтобы загрузить суперкомпьютер. Сейчас я посылаю через виртуальную организацию сотни, тысячи задач и, когда мы войдем в эту систему, часть из них будет решаться на нашем суперкомпьютере. Система Grid работает так, что заказы поступают туда, где имеются свободные ресурсы. Но, повторюсь, большая часть имеющегося суперкомпьютера будет предоставлена пользователям Армении.

Узлы системы Grid имеют ранги, что зависит от мощности ресурса. Во всех случаях членство в Grid не только ускоряет и облегчает процесс исследований, но и является очень престижным. Достаточно сказать, что держателями узлов системы Grid являются далеко не все страны мира, их не более двадцати пяти - тридцати. Суперкомпьютерный центр в Армении уже работает, это и огромная оперативная память, и скорость вычислений. Наш институт, вернее, отдел – единственный, насколько мне известно, в Армении, который зарегистрирован в европейском офисе Grid для оформления и выдачи сертификатов.