Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

СуперЭВМ и «Нано»

Ключевые слова:  Грызлов, ИПС РАН, Кокошин, Садовничий, суперЭВМ, Фоторепортаж

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

12 сентября 2007

Было бы очень неплохо научиться моделировать поведение наносистем, особенно в том случае, если желательные свойства на уникальном нанообъекте ну, вдруг, никак нельзя измерить (хотя прецедентов полно, но тем интереснее сравнивать теорию и практику). Проблема в том, что «нано», как правило, больше, чем молекула, где достаточно хорошо работают подходы квантовой химии, но меньше, чем «просто дисперсные» частицы вещества, где, в принципе, хороши зонные теории и аппарат физики (и химии) твердого тела. Моделирование наносистем должно быть многомасштабным, то есть основано на нескольких различных алгоритмах и корреляциях. Есть и другие органичения. Так что же делать? Участники Совещания «Развитие высокопроизводительных вычислений», которое состоялось 11 сентября 2007 г. в г.Переславль – Залесский в Институте Программных Систем РАН, предлагают в один голос использовать СУПЕРЭВМ, причем отечественные.


Совещание было организовано партией «Единая Россия» (в частности, депутатом Государственной Думы, академиком РАН А.А.Кокошиным) при участии ИПС РАН, который является одним из ведущих учреждений РАН в областях высокопроизводительных вычислений, программных систем для параллельных архитектур, автоматизации программирования, искусственного интеллекта, телекоммуникационных систем и медицинской информатики. На ИПС РАН в суперкомпьютерных программах «СКИФ» и «СКИФ-ГРИД» Союзного Государства Россия-Белорусь возложена роль ответственного исполнителя от РФ. Председательствовал на Совещании Председатель Государственной Думы РФ Б.В.Грызлов. На Совещании присутствовали представители Федеральных министерств и ведомств, науки и бизнеса, депутаты от партии «Единая Россия». Были также замечены СМИ (в частности, «Первый канал»). Информация о совещании (будет) опубликована на сайте ИПС РАН.

На сегодняшний день, в соответствии с Пресс-релизом Совещания, суперкомпьютеры – это революционный инструмент, который преобразует как IT – индустрию, так и обрабатывающие отрасли промышленности, машиностроение (Прим.: докладчики также правильно отмечали, что в суперкомпьютерах нуждается наномир, а также физика, термояд, химия, биология, медицина, фармацевтика, нефтедобывающая отрасль, синоптики, астрономы, а также, несомненно, и образование, которое, кстати, должно готовить для суперкомпьютеров человечески обученные кадры и творцов нового, сложнейшего, наукоемкого программного обеспечения, рассчитанного на специализированные задачи). Недостаточное применение суперкомпьютеров сдерживает развитие отечественной науки и делает принципиально невозможным успешное развитие целых направлений научных исследований (с чем трудно не согласиться).

На самый – самый сегодняшний день важный шаг в направлении создания суперкомпьютерных центров в нашей стране сделан установкой отечественной суперЭВМ (на импортных комплектующих) «СКИФCyberia» мощностью 12 терафлоп (flops – floating (point) operations per second, то есть 12 триллионов операций в секунду) в Томском Государственном Университете. В течение ближайшего полугода планируется установка мощной суперЭВМ с производительностью 60 терафлоп в Московском Государственном Университете им. М.В.Ломоносова (уже успешно проведен тендер на закупку и дизайн этого вычислительного кластера в рамках проекта «Формирование системы инновационного образования в МГУ им.М.В.Ломоносова»). Перспективные разработки в области создания отечественных суперкомпьютеров ведутся в межведомственном суперкомпьютерном центре РАН.

Официальный доклад Б.В.Грызлова был достаточно лаконичным, но многообещающим. «...Сейчас растет спрос российских ВУЗов, государственных организаций, частных фирм на такую технику. Без нее уже невозможно представить инновационную экономику современного государства. Что касается ВУЗов и госорганизаций, то соответствующие средства на закупки заложены в бюджете. ... Мы считаем, что этот спрос должен быть использован для поддержки российских производителей. Практика показывает, что наша продукция при более выгодной цене не уступает, а в ряде случаев превосходит системы западного производства. ... Теперь есть возможность использовать полученные результаты и не ставить себя в зависимость от зарубежного обслуживания техники.», - заметил Б.В.Грызлов. Комментируя значение развития отечественной суперкомпьютерной отрасли, член Генерального совета партии «Единая Россия» А.А.Кокошин отметил: «Высокопроизводительные вычисления и соответствующая техника, программный продукт – это предмет ожесточенной конкуренции на разных полях в мире уже на протяжении целого ряда десятилетий. На сегоднящний день суперкомпьютер превратился из сравнительно узко применимого средства, из экзотики в исключительно важное средство обеспечения национально – экономической конкурентоспособности, оставаясь в то же время одним из краеугольных камней в деле обеспечения национальной безопасности в целом, в ее военном измерении, и, конечно, информационной безопасности».

Одними из самых значимых докладов на Совещании были также сообщения Председателя Общественной Палаты при Президенте РФ академика Е.П.Велихова, Ректора МГУ, академика В.А.Садовничего, Вице-президента РНЦ «Курчатовский институт» по информационным технологиям, академика В.Б.Бетелина, проф. Института математических проблем биологии РАН М.А.Ройтберга, директора ИПС РАН чл.-корр. РАН С.М.Абрамова.

Пожалуй, наиболее цитируемым последующими докладчиками явился доклад Ректора МГУ академика РАН В.А.Садовничева, который не только рассказал историю развитию компьютерной техники и суперкомпьютеров в МГУ, но также привел конкретные примеры практического использования суперкомпьютерных вычислений учеными МГУ и обсудил важнейшую проблему подготовки высококвалифицированных кадров и сохранения российских научных школ. После этого выступления огульная политика перехода на двухступенчатую систему бакалавр – магистр с разрушением отечественных традиций моноуровневого «специалиста» еще не раз подтвергалась критике.

ИПС выступил (пока неофициально) с инициативой обеспечить лучшие ВУЗы России своей суперкомпьютерной продукцией.

Резюмировал Совещание депутат ГД, академик А.А.Кокошин, который подвел основные итоги и предложил выработать конкретные предложения Партии и Правительству РФ.

МНОГО дополнительной информации можно почерпнуть, внимательно рассматривая избранные фотокопии слайдов презентаций, которые были представлены на Совещании (всего 14 выступлений - докладов). (будет продолжено...) См. также интервью А.А.Кокошина "Парламентской газете".

При перепечатке материала ГИПЕРссылка на сайт Нанометр обязательна.


Источник: Нанометр



Комментарии
Зубцов Михаил Николаевич, 12 сентября 2007 14:36 
Позвольте вставить свои "пять копеек". Конечно же, более чем полезно иметь такого рода кластер в любом вузе, независимо от профиля, - хоть мясо-молочный, или - в городе, где есть несколько вузов. Задачку для такой "процессорной сборки" всегда можно сочинить. Другое дело, что далеко не каждую задачу можно адекватно распараллелить. Доводилось, в свое время повозиться с одним из PARSYTECов, пытались ad hoc смоделировать (FEA) довольно сложную сборку пьезо-биморфов, результат - печальный. Проще и эффективнее оказалось выписать несколько базовых дифуров и подогнать параметры. Что же до nanoscience (о технологиях пока вообще говорить не приходится, за отсутствием оных) то мне, пока, не попадались работы, в которых потребность в параллельных вычислениях была бы сколь-нибудь насущной. Если кто может дать ссылку на такие работы - буду Вам весьма признателен.
Павел Михайлович, 12 сентября 2007 15:15 
Про «СКИФCyberia», понравилось что в скобках про иностранные комплектующие написали, . Вообще тема правильно но для начала кластера надо пихать не во все ВУЗы а туда где они действительно нужны. Например новость о грядущем появлении кластера в МГУ порадовала, не помешал бы подобный агригат например в Бауманке и в МЭИ..
Sukharev Maxim, 12 сентября 2007 18:48 
Ссылки на "потребности" в распараллеливании:
1). Задачи о вычислении оптических свойств наночастиц и двух- или трехмерных кристаллов.
2). Дизайн наносистем.
3). Оптика и ближние поля для surface- и tip-enhanced Raman spectroscopy.

Все вышеприведенные задачи требуют распараллеленых вычислений. Вкраце речь идет о параллельных задачах для метода FDTD. Я могу еще добавить с десяток других примеров.

Извините за ссылки на себя (первое, что под рукой лежит):
1. ”Numerical analysis of a slit-groove diffraction problem”, M. Besbes, J.P. Hugonin, P. Lalanne, S. van Haver, O. T. A. Jansse, A.M. Nugrowati, M. Xu, S. F. Pereira, H. P. Urbach, A. S. van de Nes, P. Bienstman, G. Granet, S. Helfert, M. Sukharev, T. Seideman, F. I. Baida, B. Guizal, D. Van Labeke, Journal of the European Optical Society: Rapid Publications 2, 07022 (2007).
2. “Light trapping and guidance in plasmonic nanocrystals”, M. Sukharev and T. Seideman, Journal of Chemical Physics 126, 204702 (2007).
3. “Coherent Control of Light Propagation via Nanoparticle Arrays”, M. Sukharev and T. Seideman, invited paper, Journal of Physics B: Atomic, Molecular & Optical Physics 40, S283 (2007).
4. “Surface quality and surface waves on subwavelength-structured silver films”, G. Gay, O. Alloschery, J. Weiner, H. J. Lezec, C. O'Dwyer, M. Sukharev, T. Seideman, Physical Review E 75, 016612 (2007).
5. “Coherent Control Approaches to light guidance in the nanoscale”, M. Sukharev, T. Seideman, Journal of Chemical Physics, 124, 144707 (2006).
6. “Phase and Polarization Control as a Route to Plasmonics Nanodevices”, M. Sukharev, T. Seideman, Nanoletters, 6, 715 (2006).
Зубцов Михаил Николаевич, 12 сентября 2007 20:25 
Сухареву Максиму.

Спасибо большое, про плазмоны не знал. Будем читать. Но говоря о потребности в параллельных вычислениях, я имел в виду несколько иное. Дело в том, что у меня есть стойкое убеждение, что, во всяком случае, в таких задачах как slit-groove diffraction problem и, скорее всего, это же относится и к распространению ЭМ волн в структурах с размерами менее длины волны, нужда в такого рода вычислениях обусловлена отсутствием адекватной теоретической модели. В частности, именно некритический подход к использованию численных методов и привел некоторых авторов к убежденности в существования Казимирова отталкивания в некоторых специальных случаях, ортогональный уступ и ортогональная полость как раз к ним и принадлежат. Но, очень похоже на то, что с физикой в этих расчетах далеко не все в порядке.

Конечно, вопрос скорее философский нежели практический, но если нет модели, уравнения которой можно вычислить в квадратурах, в том или ином приближении, и получить аналитическое выражение для результата (формулы), то приходится судить о природе и характере явления только по графикам и таблицам, которые нам дают численные методы. Для практических целей этого, порой, бывает более чем достаточно. Но вот для того чтобы адекватно судить о природе явления и характере процессов одних графиков и таблиц недостаточно. Собственно, я имел в виду именно это. Это я не к тому, что этого делать не надо. В конце концов М. Планк вывел свою формулу именно на основе пристального вглядывания в графики. Вдруг кому-то удастся тоже самое повторить и с графиками зависимости силы от расстояния на нанометровых расстояниях.

При этом, правда, не стоит лишь забывать, что подчас, численные результаты бывают нефизичными, и проверить их нефизичность иногда очень даже не просто, и, к сожалению, для фундаментального понимания сути процессов на наноуровне они дают не слишком много.

Это не критика, тем более - не Ваших работ, а так, - ворчание по поводу, особенно с учетом того обстоятельства, что я далек от плазмоники и всего что с ней связано, за исключением (S)TERS, которую Вы тоже упомянули - вот это очень интересно. Не могли бы Вы дать ссылку на к.л. работу из последних по такого рода расчетам (S)TERS. И вопрос по поводу дизайна наносистем, речь идет об оптике (FDTD) или о дизайне интегральных схем? Последнее тоже очень интересно, даже без аналитики, особенно - учет флуктуаций.

С уважением
Sukharev Maxim, 12 сентября 2007 21:00 
Об идее дизайна (речь идет об оптике конечно) можно посмотреть в ссылке 3 в моем первом комментарии. О ТЕРС работ много, но расчетных не так много как эксериментальных. Первое что на ум пришло: J. Raman Spectrosc. 2003; 34: 663–667. Но там, если честно, как-то кривовато подсчитано, однако, смысл понятен.

Согласен с Вами, что адекватная модель отсутствует в плазмонике и потому приходится шарашить задачи на кластерах. Есть, правда, наметки на более-менее сносные методы вроде "discrete dipole approximation", но там свои подводные камни есть. Например, DDA неверно выдает поля в ближней зоне.
Зубцов Михаил Николаевич, 13 сентября 2007 00:19 
Спасибо. Рискуя надоесть, хотел бы попросить, не могли бы Вы подсказать наиболее полный с Вашей точки зрения обзор по ТЕРС? У нас тут всерьез обсуждается вопрос о возможности применения ТЕРС для контроля качества обработки поверхности (однородность химсостава, металлы, окислы металлов, аморфизированный углерод, полупроводники) с разрешением до 10 нанометров. У меня, лично, есть большие сомнения, что подобная разрешающая способность достижима.
Sukharev Maxim, 13 сентября 2007 02:45 
По TERS я обзоров не знаю, но вот по STM есть очень хороший - J. Vac. Sci. Technol. B 23 (4), Jul/Aug 2005
Зубцов Михаил Николаевич, 13 сентября 2007 10:34 
Спасибо.
Абрамов Сергей Михайлович, 14 сентября 2007 19:14 
Здесь правильная ссылка на материалы совешания.

Там уже есть, например, презентации в полном объеме некоторых докладчиков (по остальным идет опрос разрешения на публикацию).

Скоро (надеюсь) будет и видеозапись выступлений.

Всех благ!

Сергей Абрамов
Гудилин Евгений Алексеевич, 14 сентября 2007 23:07 
Спасибо за ссылку. Она была у меня и в раздаточных материалах с самого начала (сейчас внесена в текст). Проблема в том, что к исходному моменту написанию ЭТОЙ заметки ссылка еще совсем не работала . Потому что не была готова работать... Поэтому я просто на "скиф" поставил тогда ссылку... Кроме того, я взял САМЫЕ ИНФОРМАТИВНЫЕ, на мой взгляд, моменты по теме "супер + нано". Так что - что получилось, то получилось...
Абрамов Сергей Михайлович, 16 сентября 2007 10:09 
На мой вкус -- получилось очень хорошо, профессионально. Спасибо.

Что касается Веб-странички по совещанию -- надеюсь в понедельник на ней будут доступна полная видеозапись всего совещания -- файлы подготовлены, осталось опубликовать. Думаю, это компенсирует медленный процесс получения разрешений на публикацию файлов со слайдами.
Гудилин Евгений Алексеевич, 16 сентября 2007 10:29 
Как будет готова - пошлите, пожалуйста, сообщение на support@nanometer.ru, чтобы я эту ссылку поставил В САМОМ НАЧАЛЕ статьи.
Ананьев Анатолий, 20 декабря 2007 15:20 
На фотографиях, приведенных выше, я, к сожалению, не нашел даже намека на новейшие тенденции в развитии суперкомпьютеров. Речь идет о возможности превратить персональный компьютер в суперкомпьютер с помощью графических процессоров (GPU).
Идея с расчетов на GPU не нова. Еще в 2006 году фирма ATI (сейчас AMD) подняла идею задействовать графические процессоры для специфических расчетов. В настоящее время, в роли вычислительных устройств видеокарты применяются для обработки колоссальных объемов данных, полученных при геологических изысканиях американской нефтедобывающей компанией Hess. Можно также назвать проект Folding@Home, который также является показателем применения GPU в расчетах, на этот раз научных. Данный проект предполагал использование чипов ATI, однако, в конце 2006 года стенфордскими исследователями было объявлено о заинтересованности в использовании и чипов nVidia GeForce 8800 [habrahabr.ru/blog/hardware/5131.html].
Чтобы продвинуть идею использования графических процессоров в роли специализированных вычислительных решений, 16-го февраля корпорация nVidia, мировой лидер в технологиях программируемых графических процессоров, объявила о выпуске первой публичной бета-версии набора компонентов для разработчиков (SDK) под названием CUDA, а также компилятор языка С для расчета на собственных GPU. Данный SDK позволяет упростить разработку программного обеспечения, которое способно задействовать видеокарты семейства GeForce 8800 для каких-либо расчетов. А уже осенью 2007 года nVidia выпустила полноценную версию 1.0 пакета CUDA, а также GPU-акселератор Tesla с 1.5 Гб памяти, нацеленный для расчета сложных научно-технических задач. Напомним, что GeForce 8800GTX и Tesla содержит 128 потоковых процессоров, которые, по заявлению nVidia, способны обеспечить пиковую теоретическую производительность в районе 520 Гфлопс, используя же две видеокарты можно получить почти 1 Тфлопс [ http://www.t...085307.html]. Важно также отметить, что в отличие видеокарт серий 6 и 7, оперирующих только с 32-битными числами с плавающей точкой, 8-я серия позволяет производить расчеты с точностью до 128 бит.
Выход в свет мощных GPU-акселераторов немедленно был использован разработчиками FDTD-программ. В январе 2007 года корпорация nVidia вложила 3 млн. кан. долларов в канадскую фирму Acceleware для развития программно-аппаратных решений на базе nVidia GPU 8-й серии, в частности для разработки GPU-ускорителей для FDTD-программ.
Ускорителями от Acceleware уже обзавелись такие компании – разработчики FDTD-пакетов, – как Agilent (AMDS), CST (Microwave Studio®), EMAG (EMLounge™), NLCSTR (Sim3D_Max™ FDTD Simulator), QWED (QuickWave), Remcom (XFdtd®), SPEAG (Semcad X) и Vector Fields (Concerto). Компания Optiwave в своем пакете OptiFDTD в качестве ускорителя также применяет GPU-ускоритель от EM Photonics c 16 Gb памяти на борту.
В зависимости от задачи ускорение расчетов достигает от 10 до 200x.
На сайте http://www.e...tonics.com/ размещена бесплатная демо-версия программа FastFDTD, считающая через любую графическую карту от nVidia, начиная с 6-й серии. Даже на карте 6800XT я получил 5-ти кратное ускорение (по сравенению с P4 3.2 ГГц) FDTD-расчета разрабатываемого нами наноматериала, а на 7800GTX - 25-ти кратное!
На мой взгляд, по соотношению производительность/цена у GPU-ускорителей конкурентов нет. nVidia Tesla стоит всего $1300, а многопроцессорный суперкомпьютер сколько?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Драгоценные опалы из пробирки
Драгоценные опалы из пробирки

VIII Международная Конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов»
VIII Международная Конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (http://dfmn.imetran.ru/) пройдет в Москве (ИМЕТ РАН) с 19 по 22 ноября 2019 г. В рамках Конференции пройдет Молодежная школа-конференция.

Более 770 площадок пожелали присоединиться к Всероссийскому химическому диктанту с международным участием 18 мая
Более 770 площадок подали заявки на участие во II Всероссийском химическом диктанте, который в этом году пройдет с международным участием 18 мая в 13:00. Мероприятие организовано Московским государственным университетом имени М.В. Ломоносова, Химическим факультетом МГУ и корпорацией «Российский учебник» при поддержке Ассоциации учителей и преподавателей химии.

Найдены превращающие свет в электричество камни
Ученые обнаружили возникновение электрического тока в неорганических системах, что напоминает первые этапы усваивания энергии Солнца бактериями и растениями в процессе фотосинтеза. Открытое явление протекает в различных минералах и почвах. В отличие от обычного фотосинтеза, в данном случае участвуют только неорганические соединения, которые не имеют отношения к деятельности живых форм.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2019 году
Семенова Анна Александровна
21-24 мая 2019 года в лабораторном корпусе Б пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками ФНМ МГУ.

«Наука открывает огромные просторы для творчества»
Яна Хлюстова, Екатерина Мищенко
Об олимпиадах школьников и начале научного пути в интервью Indicator.Ru рассказала Екатерина Жигилева, студентка второго курса химического факультета МГУ им. Ломоносова.

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.