О роли университетов в развитии высокопроизводительных вычислений в России Г.В.Майер, В.П.Демкин, А.В.Старченко Томский государственный университет. - презентация

1 О роли университетов в развитии высокопроизводительных вычислений в России Г.В.Майер, В.П.Демкин, А.В.Старченко Томский государственный университет

2 Статистика списка TOP500 Изменение количества университетских суперкомпьютерных центров () и производительности компьютера (), занимающего позицию 100 в списке TOP500, в зависимости от номера редакции этого списка

3 Статистика списка TOP50 Изменение количества университетских суперкомпьютерных центров () в списке TOP50 в зависимости от номера редакции

4 Статистика списка TOP50 Изменение суммарной производительности суперкомпьютеров списка TOP50 () и университетских суперкомпьютеров () из этого списка в зависимости от номера редакции

5 Суперкомпьютерный консорциум университетов России Московский государственный университет Нижегородский государственный университет Томский государственный университет Южно-Уральский государственный университет Владимирский государственный университет Пермский государственный университет СПб государственный политехнический ун-т Уфимский государственный авиационный ун-т Южный федеральный университет

6 Томский государственный университет 16 февраля 2007 года в рамках ИОП ТГУ был запущен суперкомпьютер СКИФ Cyberia производительностью 12 Тфлопс. Создан Межрегиональный суперкомпьютерный центр ТГУ. Приобретено программное обеспечение для проведения научно-технических разработок: ANSYS, LS-DYNA,FLUENT, FLOW VISION. Подготовлены программы повышения квалификации в области суперкомпьютерных технологий, программы обучения студентов параллельным компьютерным технологиям

7 Межрегиональный ЦКП ВВР ТГУ Цель деятельности ЦКП: формирование и развитие высокопроизводительных ресурсов ТГУ для создания единой информационной базы, направленной на решение образовательных и научных задач Сибирского региона.

8 Моделирование и расчет шахтного вентилятора Заказчик: ОАО ТЭМЗ Задачи: определение характеристик шахтного вентилятора при различных режимах работы (с использованием предоставленной CAD-модели) Срок исполнения: 1 месяц

9

10 Исследование напряженно-деформированного состояния рефлектора антенны при воздействии ветровой нагрузки Статический анализ всей конструкции при различных нагружениях Подробный расчет наиболее нагруженных элементов Модальный анализ и оценка влияния динамических эффектов Заказчик: ООО НПФ «Микран» Задача: подтверждение работоспособности рефлектора при ветровых нагрузках (до 100 м/с) Срок исполнения: 1 месяц

11 Моделирование аэродинамики и переноса примеси в уличных каньонах Расчет движения воздуха и выбросов автотранспорта для реальных городских условий Векторное поле скорости на высоте z = 1,5 м и объёмная визуализация концентрации примеси Проект: РФФИ а Задачи: определение концентрации примеси в элементах городской застройки с учетом растительности и движущегося автотранспорта (с использованием разработанной оригинальной модели)

12 Проект: РФФИ Задачи: Разработка математических моделей для исследования и прогноза погодных условий и их влияния на образование атмосферных циркуляций над крупными городами Информационно-вычислительная система для коллективного исследования проблем атмосферного пограничного слоя с использованием вычислительного кластера Рассчитанные значения направления движения приземного ветра и облачной влаги над территорией юга Западной Сибири

13 Расчеты деформации и разрушения наноструктурных керамических и композиционных материалов Структура мезообъёма нанокристаллической пористой керамики и распределения неупругих деформаций в керамике и давлений в порах при сжатии образца Проект фундаментальных исследований СО РАН на гг. : «Разработка научных основ синтеза и исследование фундаментальных физико-механических свойств керамических материалов с иерархической внутренней структурой на основе нанокристаллических оксидов» (ИФПМ СО РАН).

14 Моделирование обрушения кровли в выработке шахты The model takes into account the damage accumulation. The length of mine roadway equals to 200m, digging velocity equals to 4m/day. Roof destruction remains behind of the breast. The catastrophic roof collapse happens at the 28 day. main roof immediate roof 12 день18 день20 день 24 день27 день28 день

15 Моделирование образования вторичных загрязнителей приземного воздуха в атмосфере города Концентрация приземного озона, наблюдаемая в Томске Эйлерова фотохимическая модель с высоким разрешением предсказывает распределение 12 газообразных химических соединений над выбранной территорией в течение двух суток за несколько часов вычислений на суперкомпьютере СКИФ Cyberia. Учитываются точечные, линейные и площадные источники загрязнения

16 Программы повышения квалификации Краткосрочные программы повышения квалификации для специалистов естественнонаучного и физико- математического профиля (соискатели, докторанты, научные сотрудники учебных и научных учреждений, преподаватели). Объем каждой программы - 72 часа. «Многопроцессорные вычислительные системы» «Высокопроизводительные вычисления на кластерах» По этим программам к настоящему моменту переподготовлено более 80 человек из вузов и институтов Томска, Таганрога, Екатеринбурга, Кемерово, Красноярска, Новосибирска, Северска, Ангарска.

17 Высокопроизводительные вычисления на кластерах Цель программы: 1. дать представление о принципах параллельных вычислений, современных методах решения многомерных задач с использованием суперЭВМ; 2. дать начальные навыки практической работы на кластере.

18 Обучение студентов ориентировано на подготовку бакалавров, специалистов и магистров по высокопроизводительным вычислениям. разработан учебно-методический комплекс «Параллельные компьютерные технологии» комплекс содержит учебный план специализации, распределение курсов по семестрам, рабочие программы дисциплин специализации со списком рекомендуемой литературы, перечень лабораторных работ, задач для индивидуальных заданий и контрольных вопросов для оценки знаний. Объем 740 часов.

19 Обучение студентов учебно-методический комплекс «Параллельные компьютерные технологии» включает обучение по следующим дисциплинам: «Теория разностных схем», «Математическое моделирование на графах», «Технологии параллельного программирования», «Методы сплайн-функций», «Матричные вычисления на суперкомпьютерах», «Вычислительные методы в задачах экологии», «Современные методы анализа и визуализации данных», «Методы параллельных вычислений», «Компьютерные сети и системы», «Методы решения некорректных задач», «Современные методы решения больших задач на многопроцессорных вычислительных системах»

20 Обучение студентов Электронные образовательные ресурсы для дистанционного обучения параллельным компьютерным технологиям Электронные образовательные ресурсы для коллективного исследования физики атмосферы и загрязнения атмосферного воздуха с использованием вычислительного кластера Компьютерные тренажеры на базе кластера для принятия решений при чрезвычайной ситуации, связанной с аварийным выбросом в атмосферу

21 Конференции и школы-семинары Проведены четыре Сибирские школы-семинара по параллельным и высокопроизводительным вычислениям (2001, 2003, 2005, 2007 гг.). Приняли участие более 300 студентов, преподавателей вузов и научных сотрудников академических институтов России, ближнего и дальнего зарубежья. Опубликованы материалы. Разработан сайт школы- семинара.

22 Предложения для совместной работы в рамках СКУР: Создание научно-образовательного портала Консорциума, где размещаются: сетевые ресурсы участников, образовательные программы дополнительного образования в области параллельных вычислений;система доступа к вычислительным ресурсам участников;электронная библиотека. Создание на базе вузов-учредителей сертифицированных центров подготовки кадров и повышения квалификации по параллельным и высокопроизводительным вычислениям. Создание корпоративной телекоммуникационной сети Консорциума с выделением высокоскоростных каналов связи (наземных и спутниковых) для обеспечения оперативного доступа к ресурсам и проведения видеоконференции. Создание ТВ-программы «Параллельный мир» на канале ТГУ «ТВ-Университет». Создание рабочих групп по проведению конференций, школ- семинаров, а также для подготовки совместных проектов для участия Консорциумом в выполнении федеральных и отраслевых программ

23 Благодарю за внимание