Актуальные задачи суперкомпьютерных технологий и моделирование квантовых жидкостей: состоялся очередной семинар по высокопроизводительным вычислениям

На этот раз гостем семинара стал Рашит Шагалиев, легенда компьютерного моделирования. Его доклад был посвящен цифровым двойникам, лазерному термоядерному синтезу, высокотемпературной сверхпроводимости. Доцент МИЭМ Евгений Буровский представил доклад, посвященный квантовым жидкостям.

В МИЭМ прошел в режиме онлайн очередной семинар по высокопроизводительным вычислениям. Он был посвящен обсуждению актуальных задач суперкомпьютерных технологий и современному состоянию моделирования квантовых жидкостей.

 

Первым выступил наш гость из города Саров, доктор физико-математических наук, заместитель директора – заместитель научного руководителя ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ» (Российский федеральный ядерный центр Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, г. Саров) Рашит Мирзагалиевич Шагалиев, являющийся в нашей стране руководителем приоритетного технологического направления «Технологии высокопроизводительных вычислений, включая суперкомпьютерные технологии».

Мы давно ждали его выступления, в котором Рашит Мирзагалиевич познакомил нас со своей деятельностью в докладе «Актуальные задачи развития технологий высокопроизводительных вычислений, включая суперкомпьютерные технологии».

Доклад состоял из трех частей. Первая была посвящена проблемам суперкомпьютерного моделирования задач в области управляемого термоядерного синтеза, в частности, инициируемого лазерным обжатием мишеней со смесью дейтерия и трития.  

Это одно из возможных направлений энергетики будущего - одновременно и мощной, и безопасной. Для моделирования таких задач в ВНИИЭФ разработан комплекс методов и алгоритмов с учетом всех проходящих в мишенях сложных физических явлений. На их основе построены программные комплексы и проводятся исследования с использованием высокопроизводительных вычислительных систем.

 

Вторая часть доклада профессора Шагалиева была посвящена проблемам адаптации методов и комплексов программ под архитектуру новых супер-ЭВМ.

Проблема состоит в том, что производительность высокопроизводительных систем в последние годы наращивается не за счет поднятия производительности одного процессора, которая вышла на насыщение по физическим и технологическим причинам, а за счет усложнения конструкции компьютеров.  

Это усложнение развивается как в направлении параллелизации внутри процессора (например, технология AVX), так и в увеличении числа процессоров на одном кристалле. Следующие два уровня усложнения - число кристаллов в узле и число узлов соответственно. Наконец, в каждом узле могут быть дополнительные ускорители вычислений (например, графические ускорители). Очевидно, что программа, разработанная для выполнения на одном процессоре, не может быть легко адаптирована для исполнения на десятках тысяч сложно устроенных узлов. Такая адаптация может занимать 2-3 года. При этом необходимо учитывать, что время жизни конкретной конфигурации суперкомпьютера составляет 5-6 лет.

 

В третьей части докладчик уделил внимание внедрению технологий высокопроизводительных вычислений в проектирования высокотехнологичных изделий машиностроения.

Особенно актуальна задача создания цифровых двойников изделия, что позволяет значительно ускорить разработку высокоэффективных агрегатов и технологических устройств.  

Были приведены интересные примеры конкретных разработок, в частности в решении задачи активной защиты экипажа транспортного средства от противопехотной мины. Была проведена компьютерная разработка устройства, которое позволило в 20 раз уменьшить разрушительное действие подрыва, что позволяет спасти жизнь всем членам экипажа: достойное применение компьютерных технологий на благо людей!

 

Доклад занял более часа, после чего докладчик ответил на многочисленные вопросы распределенной аудитории.

 

Второй докладчик, по традиции, сотрудник НИУ ВШЭ Евгений Андреевич Буровский – доцент департамента прикладной математики, (PhD in Physics, University of Massachusetts, Amherst), руководитель проектной группы МИЭМ "Статистическая механика сложных систем", специалист в области вычислительной физики.  Он представил доклад «Низкоразмерные квантовые жидкости: актуальные вопросы и суперкомпьютерное моделирование».

Докладчик сделал исчерпывающий обзор состояния экспериментов в области высокотемпературной сверхпроводимости и познакомил слушателей с современными методами моделирования явлений, которые потенциально призваны дать объяснение эксперименту и позволить делать предсказательные выводы в этой сложной области квантового материаловедения.

 

 

Щур Лев Николаевич

 

В нарушение традиции, семинар продлился не 90 минут, а два с половиной часа, что свидетельствует о важности обеих затронутых проблем - высокопроизводительных вычислений и поиска новых материалов для квантовых устройств, а также продемонстрированных докладчиками показанных путей решения некоторых из этих проблем. Ожидаемо было, что слушателям интересно пообщаться с легендой компьютерного моделирования профессором Шагалиевым – отсюда много вопросов, для ответов на которые не хватило дополнительного времени. Вполне понятен интерес аудитории, включая гостей из Санкт-Петербурга, Нижнего Новгорода, Казани, Дубны и других городов, всего около 100 человек

 С материалами докладов можно ознакомиться на странице семинара https://miem.hse.ru/hpc/