ИД "Мой компьютер"   "Игроград"   "Реальность фантастики"   Ассамблея "Портал"
Сделать стартовой   

 
Домашняя страница
Расширенный поиск
E-mail

 

N 16 (447)




МОЙ КОМПЬЮТЕР




  Новости:

 
МК
Украина
Игры
Интернет
Железо
Софт
Пресс-релизы

  Статьи:

 
Уголок читателя
Прочее
Имеющий уши
Программирование
Интернет
Железо
Софт
Игры


 
КОНКУРСЫ



Правила конкурсов

Конкурс "АВЧ"

Рейтинг победителей


ОПРОС

Вы посещаете нас:
первый раз
1-2 раза в месяц
1-2 раза в неделю
1-2 раза в день
более 2-х раз в день Что привело Вас к нам?
поиск информации
интерес к статьям
интерес к новостям
любопытство
реклама
другое








?????????? ?????????????-??????? ??????


www.geodata.org.ua















Argumentum ad ignorantiam!

 

статьи
Прочее



 

На правах рекламы  
Прочее  
Репортаж  
Юмор  




    Прочее


Небесная канцелярия

Сергей Н. МИШКО
N 46 (321) 15.11.2004


Совсем недавно Институт кибернетики им. В. М. Глушкова Национальной академии наук Украины (ИК НАНУ) стал обладателем высокопроизводительного вычислительного комплекса на базе серверных платформ Intel Xeon и Intel Itanium 2 (см. статью Олега КАСИЧА «Кластеры на страже науки», МК №41(316)). В Институте вычислительной математики Российской академии наук (ИВМ РАН) похожая система появилась около года назад, и уже позволила произвести уникальные расчеты.

Следует уточнить, что кластер, поступивший в распоряжение ИВМ РАН, по вычислительной мощности уступает установленному в ИК НАНУ. Он состоит из 8 серверов НР Integrity rx2600, построенных на основе двухпроцессорной платформы Itanium 2 с тактовой частотой 1.3 ГГц. Каждый узел располагает оперативной памятью емкостью 2 Гб и дисковой подсистемой 36 Гб. Узлы объединены в кластер при помощи высокопроизводительной сети межузловых соединений Myrinet2000. В качестве ОС выбрана Linux — это стандарт де-факто в научных кругах. Системным интегратором проекта выступила компания i-Teco ( http://www.i-teco.ru).

Пиковая производительность кластера ИВМ РАН составляет 83.2 ГФлоп (миллиардов операций с плавающей точкой в секунду). К концу года сотрудники института планируют увеличить количество процессоров в кластере до 32, что позволит удвоить его производительность. Однако даже с помощью 16-процессорной системы ученым удалось провести сложнейшие расчеты по исследованию динамики климата. С их первыми результатами автор материала имел возможность познакомиться на специально организованной по этому поводу пресс-конференции, которая состоялась 27 октября в зале «Горький» московской гостиницы «Ренессанс».

Здание ИВМ РАН.

Itanium завоевывает популярность

Открыл мероприятие доклад Кристиана Моралеса, вице-президента и генерального управляющего бизнесом Intel в странах Европы, Ближнего Востока и Африки. Прежде всего он обратил внимание присутствующих на рост потребностей в высокопроизводительных вычислениях. Если задачи 80-х годов требовали вычислительной мощности в тысячи и миллионы Флоп, то для ряда современных численных расчетов необходимы квадриллионы Флоп!

Intel выступает поставщиком строительных блоков для высокопроизводительных вычислений — архитектур, процессоров, платформ, межкомпонентных соединений, ПО, услуг. Применительно к кластеру ИВМ РАН речь идет, в первую очередь, о 64-разрядных процессорах Itanium 2. Они позволяют создавать системы с поистине фантастической на сегодняшний день производительностью. Совсем недавно Национальное агенство США по аэронавтике и космическим исследованиям (NASA) завершило работу над проектом Колумбия, в рамках которого удалось создать самый мощный в мире суперкомпьютер, в общей сложности содержащий 10240 (!) процессоров Itanium 2. Производительность этого монстра составляет 42 ТФлоп.

Платформа Itanium 2 показывает динамичный рост продаж. По данным IDC ( http://www.idc.com), доход от продаж систем на базе Itanium 2 за второй квартал этого года вырос в три раза по сравнению с аналогичным периодом 2003 года. Восемь из девяти ведущих поставщиков RISC-систем поставляют также системы на основе Itanium 2. В рейтинге ТОР500 ( http://www.top500.org) наиболее производительных компьютеров на Земле 61 система построена на Itanium 2, что на 320% больше, чем год назад. Не хуже успехи у платформы Itanium 2 и в России — сейчас там в стадии реализации находится свыше 100 крупномасштабных проектов по ее внедрению. Более тридцати уже завершены, в их числе ИВМ РАН, АвтоВАЗ ( http://www.vaz.ru), Мегафон ( http://www.megafon.ru).

16-процессорный кластер на базе Itanium 2.

Отдельно Кристиан Моралес отметил плодотворное сотрудничество корпорации Intel с ИВМ РАН. Оно продолжается более полутора лет, и его результатом стало не только построение 16-процессорного решения на основе Itanium 2, но и совместная оптимизация вычислительных моделей для платформы Intel. Не за горами, как мы сказали, и удвоение вычислительной мощности существующего кластера. Это тем более актуально, поскольку задачи ИВМ РАН оптимизированы как раз для 32-процессорных систем.

Постановка задачи

Все мы привыкли сверяться с прогнозом погоды на ближайшие сутки или несколько дней, но немногие представляют себе, насколько сложна задача о поведении климата и почему. Академик Валентин Павлович Дымников, директор ИВМ РАН, в общих чертах познакомил присутствующих на мероприятии журналистов с ее основными нюансами.

Прежде всего, задача о поведении климата не является чисто физической, поскольку она не допускает эксперимента. Мы не можем создать искусственную атмосферу и накачать ее углекислым газом, например, чтобы проверить влияние роста его концентрации на изменение климата. Лабораторную модель атмосферы невозможно создать на современном этапе развития технологий, потому что атмосфера представляет собой очень тонкий слой — по сравнению с радиусом Земли это всего лишь пленка. Так что не остается ничего другого, как создать математическую модель атмосферы.

Основной идеей создания такой модели является описание всех энергозначимых физических процессов. Ввиду огромного их количества получить решение задачи в аналитическом виде не представляется возможным. Остается решать задачу приближенно-численными методами.

Для описания состояния системы в современных моделях необходимо около миллиарда параметров. Это означает, что придется оперировать векторами примерно с миллиардом координат для каждого в пространстве примерно с миллиардом независимых координатных осей! Становится понятно, почему для решения задачи о поведении климата приходится применять столь мощную компьютерную технику.

Состояние системы в таком координатном пространстве — это точка. Она неустойчива, т.е. даже самое незначительное изменение начальных условий способно кардинально изменить ее местоположение в пространстве. Поскольку мы не можем точно описать начальное состояние системы, нам удается делать прогноз погоды только на относительно небольшие промежутки времени. Именно неустойчивость является причиной частых ошибок прогнозов, особенно тех, что даются на несколько дней вперед.

Климат, в отличие от краткосрочного прогноза погоды, устойчив, поскольку он отражает статистические свойства системы за большой промежуток времени. Однако и здесь возникают сложности — в распоряжении ученых нет накопленных данных о погоде за большой период времени для статистической обработки. Более-менее аккуратные наблюдения за погодой человечество стало вести только около 50 лет назад, при этом информации об океане у ученых еще меньше.

Надо понимать также, что идеальной модели климатической системы не может быть в принципе — в любом случае речь идет о некотором приближении к реальности. Кроме того, остается открытым вопрос чувствительности выбранной модели по отношению к возмущениям параметров — соответствует ли она реальной ситуации?

Для решения столь сложной и объемной задачи переход к параллельным вычислениям жизненно необходим. Поскольку задача оптимизирована для решения на 32 процессорах, сотрудники ИВМ РАН возлагают большие надежды на расширение существующего 16-процессорного кластера. Вообще, Валентин Павлович заметил, что он начинал работать с системами, обладающими смешной по нынешним меркам производительностью — 20 кФлоп.

Любителям погорячее

Непосредственно о проведенных расчетах рассказал Евгений Михайлович Володин, один из докторов наук ИВМ РАН. Вообще, надо отметить, что уровень сотрудников института очень высокий — в нем работают 27 докторов наук, из них пять академиков и один член-корреспондент РАН, и свыше 30 кандидатов наук.

Исследования динамики климата ИВМ РАН проводил с помощью модели общей циркуляции атмосферы и океана, разработанной своими сотрудниками. В мире существует несколько ее аналогов, в России она единственная. Атмосферный блок модели ИВМ РАН имеет разрешение 54 градуса по долготе и широте и 21 уровень по вертикали, в океане — 2.52 градуса и 33 уровня по вертикали. По чувствительности и ряду других характеристик эта модель превосходит зарубежные аналоги.

Ученые закладывали в модель наблюдавшийся до сих пор временной ход концентрации парниковых газов (углекислого, метана, закиси азота), вулканического и антропогенного аэрозоля, солнечного излучения. В будущем считалось, что концентрация парниковых газов к 2100 году вырастет примерно в два раза, после чего зафиксируется на некоторой постоянной отметке. Это соответствует умеренному сценарию SRES A1.

Расчет динамики изменения температуры приповерхностного воздуха за последние 130 лет с помощью модели ИВМ РАН позволил сравнить полученные данные с данными наблюдений за этот период и таким образом произвести проверку модели. Как оказалось, она достаточно точно воспроизводит абсолютную величину наблюдаемого потепления (0.6–0.7 градуса) и особенности временного хода — например, замедление потепления в 1950–1970 годах (см. график).

Временной ход осредненной за десятилетия температуры воздуха у поверхности Земли (1871-2000гг.) по данным наблюдений (красная линия) и модели (синяя линия).

На следующем графике результаты моделирования климата в XIX–XX столетиях (черная линия) дополняют результаты расчетов ИВМ РАН на XXI–XXII века согласно сценарию А1 изменения содержания парниковых газов и аэрозолей (красная линия). Видно, что потепление в конце XXII столетия по сравнению с концом XX века превысит 3 градуса. Несмотря на прекращение роста концентрации парниковых газов в атмосфере после 2100 года температура будет расти и в ХХII веке, по причине термической инерции океана.

Географическое распределение изменения температуры во второй половине XXII столетия по сравнению со второй половиной ХХ века (см. диаграмму) показывает, что максимальное потепление приходится на Арктику и составляет 10 градусов! Это означает постепенное исчезновение многолетних льдов вблизи Северного полюса нашей планеты — они будут образовываться там только зимой и полностью таять летом. В умеренных широтах континентов северного полушария температура повысится на 4–6 градусов, над океанами в южном полушарии — только на 2–3 градуса.

Своя рубашка ближе к телу

Даже на таком мощном кластере задачу, результаты которой представили сотрудники ИВМ РАН, пришлось непрерывно считать на протяжении всего лета! Поэтому собственный многопроцессорный вычислительный комплекс оказался крайне важным для института. Ранее его сотрудникам приходилось делать расчеты на RISC-системе МВС 1000М Межведомственного суперкомпьютерного центра в режиме удаленного доступа «в очередь» с другими пользователями. Естественно, подобная организация работы ощутимо замедляла сроки решения задач.

ИВМ РАН участвует во многих международных программах по исследованию климата системы «атмосфера-океан-биосфера» с помощью математических моделей и в связи с этим имеет многочисленные международные обязательства. Отсутствие собственной вычислительной системы до недавнего времени чрезвычайно затрудняло разработку и отладку более совершенных версий моделей, которые требуют многодневного или даже многомесячного непрерывного вычислительного процесса.

Исследования ИВМ РАН являются хорошим примером внедрения архитектуры Itanium 2. Платформа на ее основе зарекомендовала себя как оптимальная база для решения научных задач, обеспечивающая хорошую окупаемость инвестиций в информационные технологии и обладающая высоким уровнем производительности. Скорое расширение кластера до 32 процессоров позволит ИВМ РАН произвести расчеты изменения климата в XXI–XXII столетиях согласно другим сценариям. С нетерпением будем ждать результатов и надеяться на оптимистичный прогноз.

Изменение среднегодовой температуры приповерхностного воздуха Земли по данным модели ИВМ РАН.     Изменение температуры в 2151-2200 гг. по сравнению с 1951-2000 гг. по данным модели.







Расширенный поиск 
 

О проекте  Рекламодателям  Карта сайта  Контакт  Обратная связь 

© ИД "Мой компьютер"®, 1998-2004
Купить деревообрабатывающий станок | Где купить бетон | Як купити квартиру від Києвом | Купити алюмінієвий профіль | return_links(); ?>