Сейчас специалисты тестируют первый персональный компьютер на базе российских процессоров «Байкал». Настоящей же гордостью учёных является компактный суперкомпьютер «ЗУБР».
Сценарий ядерной войны
Суперкомпьютерами называют вычислительные машины, которые позволяют производить множество сложных расчётов в короткий промежуток времени.
Изначально их использовали только в военных целях. С помощью суперЭВМ с 1940-х годов стали производить расчёты по ядерному и термоядерному оружию. Работы продолжились, даже когда были запрещены реальные испытания. Теперь сверхумные системы внедрили практически во все сферы жизни. Они помогают точно предсказать стихийные явления и погоду, находить причины заболеваний и вырабатывать эффективные методы лечения.
«При разработке сложного изделия - автомобиля, танка, самолёта, ракеты либо двигателя необходимо испытать опытный образец. Например, разогнаться на автомобиле и во что-то врезаться. После исправления дефектов придётся повторить эксперимент, и таких испытаний может быть не один десяток. Тогда на помощь приходят современные цифровые технологии, - рассказывает Иван Израйлев, председатель совета консорциума «Цифровое предприятие». - Делается трёхмерная модель изделия и эмулируется (воссоздаётся. - Ред.) среда, то есть полёты ракеты или проезд автомобиля. Такие виртуальные испытания позволяют существенно сэкономить бюджет. Лидерами отрасли математического модулирования и компьютеростроения по-прежнему остаются атомные проекты».
Чтобы построить классический суперкомпьютер, нужно возвести дом и маленькую электростанцию рядом. «ЗУБР» же употребляет не более 40 кВт электроэнергии в месяц. Таким образом, уникальность суперкомпьютера, созданного учёными Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е. И. Забабахина в Снежинске, заключается в сочетании высокой производительности 100 Тфлоп/с (количество операций в секунду. - Ред.) и компактности. Это готовая «коробка» под ключ, которая втыкается в розетку и шумит не громче холодильника. Оборудование занимает чуть больше места, чем обычный шкаф-купе. Внутри у него размещены вычислительная система, система бесперебойного питания, охлаждения и даже пожаротушения. Супермашину можно запустить всего за пару дней в любом месте, ей не нужна серверная комната и специальные мощности. Единственное условие - следует укрепить пол. «ЗУБР» весит больше двух тонн. Стоимость такого суперкомпьютера - от 30 млн рублей.
Кино или реальность
Собрать «железку» - полдела, нужно ещё написать защищённую программу, с помощью которой можно производить расчёты для объектов государственной тайны.
В США используют систему ANSYS, а специалисты Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики в Сарове разработали программу 3D имитационного моделирования на суперЭВМ «ЛОГОС». По словам экспертов, по некоторым параметрам российская система превосходит американский аналог.
«ЛОГОС» используют около 50 предприятий. Например, «КамАЗ», компания «Гражданские самолёты Сухого» и ракетный центр имени академика В. П. Макеева в Миассе, - отмечает Израйлев. - На суперкомпьютере «ЗУБР» просчитывали последствия падения метеорита в районе Озёрска, где располагается химкомбинат «Маяк». После чего предприятие было укреплено, чтобы не повторилась катастрофа 1957 года».
На суперкомпьютере также просчитывают полёт ракет с полигонов. Практика показывает, что если математики и физики качественно подошли к компьютерному моделированию, то результаты виртуальных испытаний практически совпадают с реальными. Изделия, которые без суперкомпьютеров пришлось бы проектировать и испытывать десять лет, с помощью «ЗУБРа» делаются за четыре года. СуперЭВМ позволяют российской продукции выходить на рынок быстрее, быть более конкурентоспособными и иметь меньшую себестоимость.
«В челябинском технопарке базируется также компания TurboRender, которая пользуется мощностями суперкомпьютеров Южно-Уральского государственного университета, а также Томска и Нижнего Новгорода для расчёта компьютерной графики и визуальных эффектов в кино, - добавляет Алина Мунирова, менеджер IT-парка. - Они принимали участие в создании фильмов «Он дракон», мультфильма «Савва, сердце воина». А последняя работа только вышла в прокат - это российский полнометражный фильм «Ледокол», основанный на реальных событиях».
Нанотехнологии из «Торнадо»
«ЗУБР» относится к суперкомпьютерам среднего класса и эффективен с точки зрения производительности. Суперкомпьютер «Торнадо ЮУрГУ» по сравнению с ним в пять раз мощнее, однако занимает уже целый этаж. Он состоит из 480 компактных и мощных вычислительных blade-модулей с жидкостным охлаждением, обладает возможностью использования ускорителей и экономит до 60% электроэнергии. «Торнадо ЮУрГУ» в 2016 году занял восьмое место среди 50 самых мощных компьютеров СНГ и входит в рейтинг 500 мощнейших компьютеров мира. На базе вуза есть ещё один суперкомпьютер - «СКИФ-Аврора ЮУрГУ», который занимает 15-е место среди 50 самых мощных компьютеров СНГ.
«Суперкомпьютер в первую очередь выполняет промышленные задачи. Например, можно смоделировать авиадвигатель, различные варианты его поломок и способы их устранения. А также естественнонаучные задачи, в том числе моделирование наноматериалов, - поясняет Павел Костенецкий, руководитель лаборатории суперкомпьютерного моделирования ЮУрГУ. - Самый мощный суперкомпьютер в университете содержит 30 тысяч процессорных ядер и 17 терабайт оперативной памяти. Это несоизмеримо с персональными компьютерами. Но лет через десять персональный компьютер будет иметь такую же производительность, а суперкомпьютеры станут в тысячу раз быстрее».
Сейчас на суперкомпьютерах ЮУрГУ выполняется более 150 научных задач из различных сфер: машиностроение, металлургия и металлообработка, топливно-энергетический комплекс, лёгкая промышленность, производство суперкомпьютеров и программного обеспечения.
Машиностроение на Южном Урале: стагнация или подъём? 
Самоходные машины. Что делать с утилизационным сбором? 
Умные, потому что бедные? Импортозамещением в Казахстане занялись в 2000-е 
Когда начнём производить своё: импортозамещение на Южном Урале — блеф? 
Куда пойти учиться? Новые и перспективные профессии на рынке труда