В феврале исполнилось 110 лет со дня рождения академика Мстислава Келдыша — главного теоретика советской космонавтики и выдающегося организатора науки. 

​Он руководил работами по созданию ЭВМ для нужд атомной и ракетно-космической отрасли, развивал вычислительную технику и прикладную математику. О том, в каком состоянии у нас сейчас находится эта область науки, «АиФ» поговорил с академиком Борисом Четверушкиным, научным руководителем Института прикладной математики им. Келдыша Российской академии наук

«Уже подходим к пределу» 

Дмитрий Писаренко, «АиФ»: Борис Николаевич, у кого сейчас в мире самые мощные вычислительные системы?  

Борис Четверушкин: У Японии, США и Китая. Японцы в 2020 г. запустили машину «Фугаку», её пиковая производительность — 537 петафлопс (единица, используемая для измерения вычислительной мощности; обозначает 1015 операций с плавающей запятой в секунду. — Ред.). Далее в списке две американские машины от IBM, следом — китайская. 

Самая мощная система в России — это «Кристофари», она принадлежит Сбербанку. Имеет лишь 8 петафлопс мощности. Нас обошла даже «великая научная держава» Саудовская Аравия, которая находится со своей машиной, созданной для моделирования процессов нефтедобычи, на 10-м месте. 

Наши вычислительные системы отстают от зарубежных аналогов в десятки раз. Это очень серьёзная проблема. Нужно найти средства, чтобы конкурировать в этой гонке вычислений.  

Сейчас в научном мире происходит революция, ожидается появление новых алгоритмов, позволяющих одновременно работать сотням тысяч независимых ядер в процессорах. 

— Но наша страна всегда славилась сильной школой программирования. Или дело не в людях, а в «железе»? 

— Конечно, математики — это наш интеллектуальный «золотой фонд», и мы стараемся предотвращать утечку мозгов. Из нашего института, кстати, она была не очень большой. Была утечка в IT-индустрию, но люди в основном оставались в России. Школа программирования у нас действительно сильная. Импульс, который придали ей Келдыш и его соратники, за 5–7 лет заложив весь набор методов, сохранён до сих пор. У нас большие достижения, и наши учёные находятся на переднем фронте исследований. Но мы уже подходим к пределу, изощряясь на той технике, что у нас есть. Нужны более мощные машины! 

Сейчас в научном мире происходит революция, ожидается появление новых алгоритмов, позволяющих одновременно работать сотням тысяч независимых ядер в процессорах. Есть такая проблема: когда ядер слишком много, они начинают мешать друг другу. Это как толпа, которая стремится пройти через узкую дверь. Для решения требуются логически простые и эффективные алгоритмы. На их поиск нацелены учёные всех развитых стран. Думаю, к 2023 г. рубеж в 1 тыс. петафлопс будет достигнут. Такие машины станут мощной «молотилкой», они смогут решать множество прикладных задач.  

— Например? 

— Упомянутый мною японский суперкомпьютер «Фугаку» планируют использовать для моделирования ситуации с распространением инфекций, в частности — коронавируса. Он будет обрабатывать огромный массив информации — вероятность проникновения вируса через маску, влияние ограничительных мер, наличие в том или ином районе ковид-диссидентов и др. 

Мы тоже строили модель борьбы с пандемией. По анализу сообщений в интернете учитывалась численность не только ковид-диссидентов, но и ковид-алармистов, и тех, кто дошёл до ручки, сидя в квартире, и кому уже плевать на безопасность, поскольку надо семью кормить. И знаете, для чего ещё может пригодиться такая модель? Для предотвращения уличных беспорядков! Она проводит не просто анализ сообщений, но и настроений. Понятно, что сотрудники силовых ведомств и сейчас это делают. Но человек не в состоянии отследить все потоки в интернете. Это может делать только машина. А после того как появились призывы куда-то идти, собираться на несанкционированный митинг, уже надо включать противодействие и вести контрпропаганду, задействуя психологов.  

Как накормить каждого  

— Ваш институт создавался для решения сложных математических проблем, связанных с госпрограммами исследования космоса, развития атомной энергетики. Тогда все понимали, насколько это важно. Сейчас в каких областях необходимы высокопроизводительные вычисления? 

— Масса применений в промышленности и экономике. Во-первых, это создание новой техники. У нас есть программы, которые проводят расчёты лопастей и крыльев вертолётов. Они высчитывают генерацию шумов, срыв вихрей, подъёмную силу. Так можно найти оптимальную форму и повысить КПД. Вообще, технологии высокопроизводительных вычислений в 2–2,5 раза ускоряют создание образцов новой техники. И делают её дешевле. Например, это касается краш-тестов при производстве автомобилей. Там без моделирования не обойтись. 

Во-вторых, добыча углеводородов. При добыче нефти под землю закачивается вода, но у неё вязкость гораздо меньше, чем у нефти, и это приводит к разного рода трудностям. А вычислительный мониторинг увеличивает выход нефти на 2–3%. Это с лихвой окупает затраты на вычислительные технологии. 

В-третьих, прогнозирование катастроф и непредвиденных ситуаций, оценка рисков. Это позволяет быстро принимать решения в случае ЧП. Для прогнозирования используют нейросеть и машинное обучение, но, чтобы она эффективно работала, нужно много вводных данных. А где их взять, ведь катастрофы, к счастью, не каждый день происходят? Поэтому математикам приходится моделировать виртуальные сценарии: что будет, если сломается вот этот блок на электростанции или остановится атомный реактор? Так создаются прецеденты и набирается статистика, а для этого нужны большие вычисления. 

Если бы Октябрьская революция произошла не 100 лет назад, а сейчас, в наши дни, то, с учётом развития вычислительной техники и искусственного интеллекта, плановая экономика могла бы быть гораздо более успешной. 

— То есть вычислительные методы делают нашу жизнь безопаснее? 

— Безусловно. Есть госпрограмма «Безопасный город». Мы недавно по поручению президента Академии наук проводили её экспертизу и в целом одобрили. Это автоматизированная система, которая в круглосуточном режиме контролирует ситуацию на улицах и объектах городской инфраструктуры. Там учитывается огромное количество данных, в т. ч. автомобильный трафик. 

Кстати, о транспорте. У нас огромная страна, много транспортных проблем. Надо рассчитывать потоки, чтобы оптимизировать их, сделать экономически оправданными. Надо строить хабы в регионах — не всё же через Москву ездить! Такая задача тоже требует больших вычислительных мощностей. 

Масса применений в медицине. О борьбе с пандемией я сказал. Вторая важная тема — создание новых лекарств. Компьютер просматривает миллионы вариантов молекул и оценивает, как они взаимодействуют с вирусом, выбирая самую эффективную. На её основе делают препарат. 

Или вот интересное направление — нутрициология, наука о питании. Как выбрать оптимальное меню для каждого конкретного человека, живущего в России? Закладываем в вычислительную систему множество параметров — возраст, пол, регион проживания, уровень доходов, физическую активность, национальные особенности, хронические заболевания и т. д. Машине мощностью 10 петафлопс понадобится один день, чтобы выполнить расчёт оптимального питания на год вперёд для каждого гражданина страны. И потом вы приходите к врачу, он смотрит и даёт персональные рекомендации, как вам лучше питаться, какие продукты и в каком количестве покупать. 

Это ведь ещё и экономика! Так правительство сможет узнавать, сколько потребуется той или иной сельхозкультуры. Проще говоря, сколько гречки посеять, а сколько репы. 

Я вам больше скажу. Если бы Октябрьская революция произошла не 100 лет назад, а сейчас, в наши дни, то, с учётом развития вычислительной техники и искусственного интеллекта, плановая экономика могла бы быть гораздо более успешной.  

​— Значит, если бы у Ленина была ЭВМ, коммунизм, возможно, был бы уже построен? 

— Не исключено. Конечно, об этом можно спорить, но рациональное зерно здесь есть. При планировании можно учитывать все потребности и интересы населения, закладывая их в машину. И она будет выдавать рекомендации, какие отрасли народного хозяйства надо развивать, а какие — притормозить. Интересы людей, состояние здоровья, тенденции, смену моды — всё это можно учитывать. Думаю, при дальнейшем развитии вычислительной техники мы к этому придём. Рынок ведь построен на симпатиях населения: что люди покупают, то и развивается. А если искусственный интеллект будет отслеживать эти тенденции и давать прогноз — для экономики только плюс. 

Хочется, чтобы наша власть обратила внимание на призыв учёных. России в силу её нынешнего геополитического положения необходимо резко увеличить мощность вычислительного парка. Надо создавать линейку высокопроизводительных машин. Возможные затраты — 100 млрд руб., но это тот случай, когда экономить нельзя. В XX в. в разорённой войной стране мы создали атомную промышленность. Сейчас нашли средства на борьбу с пандемией. Если не найдём их на развитие вычислительной техники, начнём отставать по всем фронтам. 

​Автор: Дмитрий Писаренко.​ 

Фото: Монитор с презентацией суперкомпьютера «Кристофари». © / Михаил Воскресенский / РИА Новости

Похожие новости

  • 07/04/2021

    7 апреля 2021 года состоятся заседания Объединенных ученых советов СО РАН по направлениям науки

     Повестка заседания Объединенного ученого совета СО РАН по математике и информатике (15:00, конференц-зал ИМ СО РАН).  Повестка заседания Объединенного ученого совета СО РАН по нанотехнологиям и информационным технологиям (с 10:00 новосибирского времени в режиме видеоконференции).
    3832
  • 12/02/2021

    Искусственный интеллект в борьбе с коронавирусом

    Красноярские ученые придумали, как использовать искусственный интеллект для более точного определения площади поражения легкого коронавирусом и даже прогнозировать возможные осложнения. Это позволит врачам быстро назначать больному необходимую терапию и реабилитировать его после перенесенного ковида.
    964
  • 12/03/2021

    Международная конференция «Мир 2021: контексты развития и сценарии будущего»

    ​Государственный университет «Дубна», Российская академия естественных наук (г. Москва), сектор социальной философии Института философии РАН (г. Москва), факультет мировой политики МГУ им. М.В.Ломоносова (г.
    598
  • 08/07/2020

    Председатель совета РФФИ — о второй волне пандемии и новых партнерах фонда

    Как коронавирус повлиял на программу «коронавирусных» исследований, какие глобальные проблемы можно решить совместно с базирующимся в Австрии Международным институтом прикладного системного анализа и кто найдет след человека в изменениях экосистемы Земли, главному редактору Indicator.
    1977
  • 15/02/2021

    Валерий Фальков: план Года науки сформирован с опорой на национальные цели развития РФ

    План проведения в 2021-м Года науки и технологий сформирован исходя из национальных целей развития России до 2030 года, сообщил глава Минобрнауки Валерий Фальков.  Он представил план на первом заседании оргкомитета по проведению тематического года, сообщили в понедельник в аппарате зампредседателя правительства РФ Дмитрия Чернышенко.
    716
  • 16/02/2021

    Методику оценки труда ученых в медицине и сельском хозяйстве планируют пересмотреть

    Методику расчета для оценки выполнения научными организациями государственного задания для ученых-медиков и ученых, работающих в области сельскохозяйственных наук, пересмотрят в 2021 году. Об этом рассказал вице-президент Российской академии наук (РАН) Алексей Хохлов в ходе круглого стола "Анализ системы оценки публикационной результативности научной деятельности (научных исследований)" в Общественной палате.
    470
  • 15/03/2021

    Наукометрическая интроспекция: что знают базы данных о самих себе

    ​В любой науке интересно рассмотреть ситуацию, когда инструмент исследования сам становится его объектом. Очень схематично говоря, когда линейкой измеряют линейку или весами взвешивают весы. Усложним: когда проверяют, подчиняется ли учебник физики законам, написанным в нём (почти всегда), или психолог — правилам преподаваемой психологии (редко).
    650
  • 28/12/2020

    Научные события – итоги 2020: ежегодный рейтинг телеканала «Наука»

    ​Ежегодно в конце декабря телеканал «Наука» совместно с Институтом современных медиа (MOMRI), и с 2020 года – при поддержке Российской академии наук (РАН), проводят опрос российских ученых и обычных россиян о ключевых научных событиях уходящего года.
    421
  • 30/04/2021

    Homo Genomicus. Наука, опережающая фантазию

    29 апреля в Федеральном исследовательском центре "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук ученые естественно-научной школы и ведущие гуманитарные мыслители обсудили одну из самых дискуссионных тем в современной науке – геномные технологии.
    925
  • 05/04/2021

    «ВСЕНАУКА». Умные книги бесплатно для всех

    Ольга Орлова: По данным Книжной палаты, каждая 50-ая изданная в России книга относится к научно-популярной литературе. Как повлияет на эту область бесплатные электронные книги, предложенные проектом «ВСЕНАУКА».
    351