Сетевые центры супервычислений функционируют на Западе уже свыше десяти лет. В США, например, в рамках национальной программы супервычислений и суперкоммуникаций (High Perfomance Computing and Communications - HРСС) организовано 13 таких суперцентров. Они составляют основу информационного обеспечения глобального национального проекта "Большого Вызова" (Grand Challenge), направленного на борьбу с раком, СПИД'ом, с загрязнением окружающей среды и оптимальным использованием природных ресурсов.

Более того, с 1992 года в США развивается и так называемый информационно-вычислительный Метацентр (NSFMetaCenter) - объединение мощностей пяти крупнейших суперцентров сети NSFnet : Cornell Theory Center, National Center for Atmospheric Research, National Center for Supercomputing Applications, Pitsburgh Supercomputing Center и San Diego Supercomputer Center, которое позволяет достичь нескольких сотен миллиардов операций в секунду (Гигафлопc) суммарной производительности на базе высокоскоростных каналов связи c пропускной способностью до 1 Гигабит/сек в решении широкого класса научных и практических задач.

Очевидно, появление таких центров супервычислений неизбежно и в России, если мы только сознательно не хотим потерять статус научной державы и уничтожить фундаментальную науку как таковую. Учитывая роль Сибирского региона в целом и Сибирской науки в структуре научно-образовательного комплекса России, мы предлагаем организовать Сибирский Центр Супервычислений в городе Новосибирске на базе Сибирского Отделения РАН, используя квалифицированные кадры и опыт работы Вычислительного Центра СО РАН в режиме сетевого центра коллективного пользования крупных ЭВМ.

Такое предложение основывается на двух важных обстоятельствах.

Во-первых, на существующей в настоящий момент потребности использования СуперЭВМ для решения крупных фундаментальных задач, стоящих перед учеными СО РАН. К этим задачам относятся прежде всего задачи газовой динамики, геофизики, квантовой химии, биологии и космического мониторинга природных ресурсов и явлений Сибири. По оценкам наших и зарубежных специалистов решение современных трехмерных задач магнитогидродинамики, лазерной оптики, физики атмосферы и наук о Земле за приемлимое время требует производительности суперЭВМ не Гигафлопc, а порядка десятков Терафлопc, то есть на 5-6 порядков выше, чем мы сегодня реально имеем в России. Центр СуперЭВМ в Новосибирске, со сравнимой производительностью, уже сейчас настоятельно необходим для развития и даже для сохранения фундаментальной науки в Сибири. В будущем он может служить основой внедрения еще более высокопроизводительных вычислительных систем.

В настоящее время на базе проложенных при создании ВЦКП ННЦ линий связи в ННЦ развернута сеть ИНТЕРНЕТ ННЦ. Пропускная способность каналов связи между основными институтами до 2 Мбит/с.(эта информация имеется в сети ИНТЕРНЕТ по адресу http://www.nsc.ru). На базе сети ИНТЕРНЕТ в Новосибирске в настоящее время, по существу, возрождается и развивается технология центра коллективного пользования высокопроизводительными ЭВМ. Так Вычислительный Центр СО РАН в рамках инициативного проекта создания Сибирского Сетевого Центра Супервычислений в январе 1996 ввел в эксплуатацию сетевой вычислительный сервер POWER CHALLENGE M фирмы Silicon Graphics (однопроцессорный вариант), относящийся к классу новейших суперскалярных симметричных мультипроцессорных суперЭВМ (SMP-системы), с пиковой производительностью 300 миллионов операций с плавающей запятой в секунду ( информация на WWW-сервере по адресу http://www.sscc.ru). Услугами этого сервера пользуются в настоящее время 15 организаций Сибири, имеющих доступ в сеть ИНТЕРНЕТ, в том числе учебные организации : Новосибирский государственный технический университет, Новосибирский государственный университет и Алтайский государственный университет. На сервере POWER CHALLENGE M установлена 64-разрядная операционная система UNIX (IRIX 6.1), 64 разрядные трансляторы Power Fortran, Power C, C++, математические пакеты для научных исследований, а также сетевая СУБД Informix 7.0,, геоинформационные системы GRASS, ArcInfo 7.1, система сетевого доступа к GRASS-серверу - GRASSLinks и другое прикладное программное обеспечение.

Создание СЦС позволит интегрировать работы в области высокопроизводительных вычислений не только в масштабе города Новосибирска, но и в масштабе всего Сибирского региона. В этой связи важную роль приобретают вопросы дистанционного доступа к вычислительным ресурсам СЦС из других регионов Сибири и Алтая. Речь идет как о специализированных высокоскоростных каналах связи (155 Мегабот и выше), так и об информационных каналах сети ИНТЕРНЕТ. Создание высокоскоростных линий компьютерной связи представляет собой отдельную большую задачу и будет, очевидно, решаться в рамках развертывания широкополосных линий связи интегрального обслуживания (передача кабельного телевидения, компьютерных данных, радио, аудио-видеоконференций и пр.) на основе современных телекоммуникационных технологий класса АТМ. Что касается информационных каналов связи сети ИНТЕРНЕТ, то последние предполагается создавать в рамках различных проектов регионального уровня, в частности например, в рамках развертываемого в Сибири "Межрегионального системного проекта по созданию телекоммуникационной среды и компьютерных сетей для науки и высшей школы Западной Сибири" (проект 1.1.1 межведомственной программы " Создание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы") . В рамках последнего уже созданы опорные узлы межвузовской сети RUNNet в Новосибирске, Томске и Красноярске. Заканчиваются работы по созданию опорных узлов в Барнауле, Иркутске, Хабаровске, Кемерове и Якутске.

• распределенные высокопроизводительные многопроцессорные информационно-вычислительные системы и комплексы;
• высокоскоростные корпоративные сети передачи данных;
• программное обеспечение для высокопроизводительных вычислений в интересах проведения фундаментальных и междисциплинарных исследований;
• программно-аппаратные средства хранения, обработки и доступа к данным на основе распределенных баз данных, знаний, геоинформационных систем, современных технологий визуализации и интеллектуального интерфейса;
• Internet- технологии (WWW-технологии, мультимедиа, Intranet, электронные библиотеки и пр.);

Основой Сибирского Сетевого центра СуперЭВМ, на наш взгляд, должен быть не просто “большой компьютер”, а неразрывное единство:

• задач “Сибирского Вызова”;
• технических средств;
• программно-технологической среды Суперцентра;
• особой организационной структуры.

Традиционно в мире, задачами “Большого Вызова”(Grand Challenge) считаются задачи структурной биологии, медицинской диагностики, прогноза погоды и задачи Наук о Земле. Нам представляется, что в Сибири таковыми должны являться задачи многодисциплинарных научных исследований в области

• изучения природных ресурсов;
• экологии Сибирского региона;
• мониторинга (прогноза) природных и техногенных катастроф;
• биологии и медицины;
• проблем энергетики и энергосберегающих технологий.

• информационно-вычислительное обеспечение проведения исследований по фундаментальным и прикладным исследованиям, проводимым в институтах СО РАН, Университетах и Вузах Сибири, а также межинститутских междисциплинарных научных исследований;
• реализация информационно-вычислительных технологий и научной политики, осуществляемых СО РАН в рамках проектов Объединенного Ученого Совета по математике и информатике СО РАН и других ОУС СО РАН;
• концентрация аппаратных средств и программного обеспечения с целью одновременного использования вычислительных, дисковых, коммуникационных и других ресурсов серверов СЦС, а также дорогостоящих программных продуктов для решения научных и других задач;
• информационно-вычислительное обеспечение учреждений высшего образования;
• удаленная работа с суперкомпьютерами для больших вычислений, например, решение ресурсоемких задач из области химии, энергетики экологии и др;
• реализация технологий 3-х мерной динамической графики и некоторых средств интеллектуализации математического обеспечения;
• распространение эффективных вычислительных технологий в институтах СО РАН и факультетах высших учебных заведений Сибири.

• опыт работы на той или иной платформе и соответственно наличие квалифицированного персонала способного осуществлять технологическую поддержку вычислительного комплекса;
• наличие необходимого прикладного программного продукта по заданной тематике на выбираемой платформе;
• перспективность, надежность и преемственность программно-аппаратных решений той или иной фирмы.
• уровень системного программного обеспечения;
• степень уже сложившейся прикладной ориентация пользователей на ту или иную платформу и многое другое.

С точки зрения производительности современных СуперЭВМ, а это однозначно суть - многопроцессорные комплексы, наиболее адекватное сравнение дают тесты Numerical Aerodynamic Simulation (NAS) Parallel Benchmarks (http://www.nas.nasa.gov/NAS

/NPB/), основанные на решении восьми реальных задач вычислительной аэродинамики.

на тестах NAS Parallel Benchmarks показали, что наиболее эффективной с точки зрения соотношения производительности на один миллион долларов стоимости является платформа фирм Cray Research и Silicon Graphics - Origin2000 :

Computer # Memory Ratio List Price Performance

Учитывая тот факт, что ННЦ уже обладает опытом эксплуатации новейшей суперскалярной ЭВМ класса POWER CHALLENGE фирмы Silicon Graphics, и, более чем четырехлетним опытом работы с прикладными системами работающими под операционной системой IRIX - базовой для компьютеров SGI и консорциума производителей ЭВМ на базе процессоров фирмы MIPS Technologies, Inc. - MIPS Applicacation Binary Interface (http://www.mipsabi.org) , проектом создания СЦС предусматривается развить в СО РАН линию современных многопроцессорных систем класса CRAY Origin2000 (http://www.sgi.com), а именно: оснастить первую очередь Центра Супервычислений 65-процессорным вариантом CRAY Origin2000 производительностью 25 Гигафлопc и с общей оперативной памятью 16 Гигабайт.

Ориентация на CRAY Origin2000 фирмы Silicon Graphics отнюдь не означает пренебрежение техническими решениями других фирм и направлений (например использование векторно-параллельных СуперЭВМ и мультитранспьютерных систем) - поскольку для практически любой многопроцессорной архитектуры, будь-то массово-параллельная, либо векторно-параллельная можно найти вычислительную задачу которая будет наиболее эффективно решаться на данной конкретной машине. Выбор платформы CRAY Origin2000 преследует цель минимизировать затраты на создание первой очереди СЦС и организацию технологических служб по эксплуатации СЦС при возможно большем удовлетворении запросов пользователей в вычислительной мощности, прикладном и системном обеспечении, в сервисных услугах, средствах визуализации и хранении данных.

• технологические комплексы массового параллелизма на базе использования штатных трансляторов глубокого распараллеливания - Power Fortran, Power C, а также общедоступные программные средства для распараллеливания - Fortran M, High Perfomance Fortran, Message Passing Interface.
• системы визуализации результатов расчетов с использованием современных пользовательских интерфейсов (AVS, IRIS Explorer 2.2, GMT), средств мультимедиа;
• средства хранения и большого объема разнородной информации (базы данных класса Informix, ГИС класса GRASS, базы знаний) и средства доступа к ним ;
• прикладные программные комплексы для проведения вычислительных экспериментов (библиотеки программ, CASE-технологии прикладного программирования класса Tcl/Tk) ;
• средства сетевого доступа и организация технологической цепочки выполнения удаленных заданий.

Для успешного решения поставленных перед СЦС задач целесообразно организовать самостоятельную структуру - Сибирский Федеральный Центр Супервычислений. Кроме бюджетного финансирования необходимо предусмотреть механизмы самофинансирования на основе осуществления СЦС коммерческой деятельности. Примером таких способов организационно-финансового обеспечение Суперцентров в США могут служить Pitsburgh Supercomputing Center и San Diego Supercomputer Center ( http://www.psc.edu, www.msc.edu, www.osc.edu и др.). В России примером подобной структуры может служить Институт Высокопроизводительных Вычислений и Баз Данных в г. Санкт-Петербург (http://www.csa.ru).

• предоставлением машинного времени коммерческим организациям;
• выполнением заказных расчетов на СуперЭВМ;
• созданием коммерческих баз данных, информационно-поисковых систем и ГИС;
• разработка и поддержка WWW-серверов в сети ИНТЕРНЕТ;
• предоставление телекоммуникационных услуг по доступу как сети Суперцентра, так и к сети ИНТЕРНЕТ.