Аспирант Омского государственного университета им. Ф.М. Достоевского Алексей ПОВАР разрабатывает инновационный проект Aurora, который может оказаться одновременно полезным и опытному разработчику программ, и студенту естественнонаучного факультета: одним упростит работу на суперкомпьютерах, другим поможет создать свой суперкомпьютер, например, на базе компьютерного класса. Концепцию ноу-хау он раскрыл корреспонденту «КВ» Георгию ГОРШКОВУ.
— Алексей, как называется ваш проект?
— «Система распределенных высоконагруженных вычислений Aurora». Большинство современных открытий и исследований уже давно не обходится без компьютерного моделирования, и в этой сфере тоже требуется научный прорыв. Допустим, ученый провел анализ по какой-нибудь важной теме, составил модели, но поскольку носят они зачастую статистический характер, то ему надо провести много экспериментов и много исследований на компьютере. Мощностей домашнего компьютера может и хватить, но тогда времени уйдет уйма. Решить проблему можно, например, при помощи суперкомпьютеров, доступ, к которым можно получить, в том числе и из Омска.
— Что представляют собой суперкомпьютеры?
— Суперкомпьютер — это огромная вычислительная система. Вы наверняка видели их в фильмах. Целое здание, оборудованное большим числом высокопроизводственных компьютеров. Все они объединены в одну сеть и вместе образуют суперкомпьютер. В России самые известные СКИФ МГУ «ЧЕБЫШЕВ» и СКИФ МГУ «ЛОМОНОСОВ». Однако проблема заключается в том, что каждый суперкомпьютер по-своему уникален и у каждого существует множество технических нюансов. Поэтому прежде чем запустить ту или иную программу зачастую требуются большие временные ресурсы на адаптацию, это время может быть сопоставимо со временем, потраченным на разработку запускаемой программы, а это недели труда. Так вот мы разрабатываем программное обеспечение, которое позволит многие суперкомпьютерные системы привести, скажем, так, к общему знаменателю. Таким образом, программу надо будет разрабатывать не под суперкомпьютер «ЛОМОНОСОВ», а под нашу платформу. А она уже знает, как взаимодействовать с различными системами.
— То есть Aurora — это адаптер для суперкомпьютеров?
— Да, это одна из функций проекта Aurora. Вторая проблема, которую мы хотим решить, заключается как раз таки в том, что суперкомпьютеры, естественно, найдутся не у всех под рукой, тем более, что доступ к ним очень ограничен. Надо заполнить много документов, пройти аккредитацию, да еще отчитываться каждый год. А реалии таковы, что даже те задачи, которые могут возникнуть у студента естественнонаучного факультета, оказываются слишком вычислительноемкими, чтобы хватило одного компьютера. Под проект для лабораторной работы может потребоваться, например, три дня. А сроки, как правило, всегда поджимают. Другое дело, если появится возможность, аккумулировать мощности трех компьютеров или компьютерного класса университета. Поэтому второй функцией проекта Aurora должна стать организация работы вычислительной среды на базе имеющихся возможностей. Это некий клей, который заставит компьютеры работать, как единое целое, то есть по тому же принципу, что и суперкомпьютер.
— А вы на каких суперкомпьютерных системах экспериментируете? Их собственники и являются вашими заказчиками?
— Суперкомпьютер СКИФ МГУ Чебышева является нашей основной экспериментальной платформой. Доступ к нему имеет научный руководитель.
Нет, как такового заказчика у нас нет, но мы учитываем интересы кафедры и отталкиваемся от тех требований, что им необходимы, благо это довольно широкий спектр разноплановых исследований, что позволяет нам думать о множестве различных вариантов. Проект направлен не столько на получение прибыли, а чтобы помочь сделать прорыв в науке. Прогресс в компьютерных технологиях означает прогресс в вычислительных системах, что, безусловно, будет способствовать и прогрессу, например, в физике или медицине, прогрессу в борьбе с раком. Я искренне считаю, что каждый человек должен заниматься тем, что у него хорошо получается. Например, вы хороший журналист, я умею делать вычислительные системы, а где-нибудь в Индии живет парень, который занимается молекулярным синтезом, и окажется, что с помощью нашего с вами интервью он узнает о разработках, и здравствуй лекарство от рака. Я, конечно, утрирую, но это было бы приятным итогом.
— Какие существуют аналоги вашему проекту?
— Аналоги, конечно же, есть и было бы странно полагать, что ребята из Омска оказались впереди планеты всей. Пожалуй, прежде всего, стоит упомянуть о протоколе обмена сообщениями MPI, который является стандартом де-факто для большинства суперкомпьютеров. MPI схож тем, что позволяет в распределенной системе обмениваться сообщениями, однако у протокола отсутствуют такие понятие, как отказоустойчивость и масштабируемость в реальном времени. Например, вы начали работу на своем домашнем компьютере, и исследование пришло к интересному повороту, но для моделирования понадобится 30 дней. Вы можете попробовать объединить несколько компьютеров, несколько мощностей и Aurora позволит это сделать, а вот протокол MPI нет. Другая система, с которой можно проводить параллели — платформа BOINC, разработанная в Калифорнийском университете в Беркли. Он позволяет организовать вычисления, и что примечательно, на добровольных началах. То есть вы можете по просьбе другого пользователя предоставить ему свои мощности для вычисления чего-либо. Например, для обработки сигналов с радиотелескопов, которые ищут неземную жизнь и это реально действующий проект — “SETI@home”. Или сеть "Folding@Home", в рамках которой предоставляются мощности для работы программы по изучению свертываемости молекул белка.
— Вы хотели бы, чтобы ваш проект тоже использовался для каких-нибудь глобальных целей?
— Да, меня очень вдохновляет социальный феномен платформы BOINC и, в конечном счете, мы бы тоже хотели прийти к этому. Объединиться идеей "ребята, давайте поищем неземную жизнь", считаю очень здорово. Наверное, существует еще множество аналогов, и в принципе не исключаю, что "Аврора" может слиться с каким-нибудь проектом ради одной большой цели.
— Кто инициатор проекта? Вы?
— Да. Я с детства интересовался программированием. Поступил, правда, на физический факультет. Но на третьем курсе, когда началась научная практика, я столкнулся с тем, что вычисления происходят не слишком оптимально — например, потратив несколько дней на программирование вычислительной модели можно потратить еще неделю на безуспешные попытки запуска на целевой вычислительной платформе, или например, спустя пару дней вычислений узнать, что где-то в самом начале была очень досадная ошибка. Кроме того, при такой расстановке сил огромные усилия тратятся не непосредственно на само исследование, а на адаптацию вычислительной программы к той или иной платформе. С приходом в аспирантуру желание как-нибудь это изменить окрепло настолько, что мы решили взяться за реальные исследования, и заявить о себе. Так, я пришел на конкурс "У.М.Н.И.К.". Наука и аспирантура — это здорово, но надо же еще и на жизнь себе зарабатывать. А когда приходишь домой с работы, то уже не до исследований. А грант послужил некоей компенсаций, позволяющей заниматься любимым делом. Также он очень здорово стимулирует молодых ученых, говорит, что государству не все равно, "давай парень действуй".
— Сложно было победить в конкурсе?
— С одной стороны сложно, с другой — легко. Сложно потому, что мы достаточно долго шли к тому моменту, когда появятся первые наработки по теме и о нем уже можно будет говорить не как о плане, а как о проекте, не сидели сложа руки и точно не собрали проект за неделю до конкурса. Легкой победу можно назвать из-за того, что нам было достаточно собрать все наши наработки, сделать презентацию и рассказать о проекте экспертному жюри. Я уверен, что мы сможем довести проект до конца, а не получится, что после закрытия всех грантовых смет, мы скажем "до свидания" всем начинаниям.
— Когда появится первый прототип?
— Первый прототип у нас уже есть, но ведь есть очень большая разница между тем, что у нас он работает и тем, что он точно также заработает у каждого. Но разработка определенно движется к положительным результатам. Тем более что победа в конкурсе заставила нас реструктуризировать работы под отчетные периоды и мобилизоваться. Помимо инноваций для проекта потребуется еще маркетинговая нагрузка, правильное позиционирование, так что до выхода конечного продукта в массы надо немного подождать.
— Сколько человек занимается проектом?
— Двое. Я и мой научный руководитель — доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической физики Павел Владимирович ПРУДНИКОВ.
— Получили уже патент на изобретение?
— У нас есть свидетельство о регистрации программы для ЭВМ, точнее одной из редакций нашей системы. Сейчас рассматриваем правильную стратегию для патентования. Но я искренне верю, что патентные войны — это не для нас.
— Как относятся к проекту родственники и друзья?
— В двух словах обычно не удается объяснить непосвященному всю проблематику и глубину темы, которая затрагивает очень многие вопросы не только компьютерных наук, но и физики и математики, однако если выкроить минут двадцать, то обычно рассказ заканчивается воодушевлением не только у меня.
Материал подготовлен при организационной и финансовой поддержке ООО «Омсктехуглерод»