Суперкомпьютерное образование

Людмила ХАРИТОНОВА [текст и фото]

Год назад в Дальневосточном федеральном университете начал работу Научно-образовательный центр «Суперкомпьютерные технологии — Дальний Восток». НОЦ «СКТ — Дальний Восток» входит в систему Научно-образовательных центров суперкомпьютерных технологий (НОЦ СКТ), которая включает в себя еще семь объединений из различных федеральных округов России.

Основные задачи, стоящие перед научно-образовательными центрами: подготовка, переподготовка и повышение квалификации специалистов по приоритетным и перспективным направлениям суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения; повышение эффективности научных исследований путем объединения усилий и ресурсов; осуществление инновационной деятельности в научной и образовательной сферах совместно с организациями науки, промышленности и бизнеса.

Проект «Суперкомпьютерное образование» начался в 2008 году, когда был создан «Суперкомпьютерный консорциум университетов России», инициаторами которого стали четыре университета: Московский им. Ломоносова, Нижегородский им. Лобачевского, Томский и Южно-Уральский. Система научно-образовательных центров создается в рамках реализации проекта комиссии Президента РФ по модернизации и технологическому развитию экономики России «Создание системы подготовки высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения».

В 2011 году к проекту присоединился Дальневосточный федеральный университет. Итоги работы первого года подводит исполнительный директор НОЦ «СКТ-ДВФУ» д. т. н, профессор Ирина Леонидовна Артемьева.

— Перед нашим НОЦ в первую очередь стоят образовательные задачи. Первое направление — подготовка специалистов начального уровня в области суперкомпьютерных технологий. Мы должны рассказать студентам, что из себя представляют параллельные и распределенные вычисления, как создавать программы такого уровня, познакомить со специализированными языками и системами программирования, средствами разработки программ. Это — база, основа образования в области СКТ. Этот курс мы читаем студентам математических специальностей и тем, кто обучается по направлению информационных технологий. Но уже понятно, что его могут слушать и студенты других направлений: химики, биологи, географы. Если они в своей будущей профессии планируют использовать современные информационные технологии для обработки данных или моделирования процессов, им будет полезно узнать, как такие задачи решаются с помощью суперкомпьютеров.

Второе направление — это подготовка специализированных групп, где студенты получают углубленные знания в области конкретных технологий. Например, в этом году в ДВФУ планируется подготовить курс по разработке программ для графических процессоров. Не стоит забывать, что НОЦ СКТ охватывает весь Дальневосточный федеральный округ, и с нами активно работают Северо-Восточный федеральный университет (Якутск) и Комсомольский-на-Амуре Государственный технический университет. В Комсомольске, например, созданы спецкурсы по разработке параллельных и распределенных приложений для решения конкретных локальных задач: виртуализация и построение виртуальных кластеров на базе Microsoft HyperV и VMWare ESXI, разработка многопоточных приложений для виртуальных кластеров, решение прикладных задач механики деформируемого твердого тела в высокопроизводительных системах.

Третье направление работы НОЦ — научный семинар, проходящий раз в две недели. Он хорошо зарекомендовал себя в прошлые два семестра. В новом учебном году мы продолжим эту работу, на семинар уже заявлено много докладов.

Суперкомпьютеры — это была не совсем моя тематика как ученого. Но чем больше я занимаюсь этим проектом, тем яснее понимаю важность и актуальность суперкомпьютерных технологий и их доминирование в ближайшем будущем. Современный телефон — это уже мини-компьютер с несколькими ядрами, даже слабенький ноутбук — сложное высокотехнологичное многоядерное устройство. Стационарные компьютеры также содержат много процессоров, и программное обеспечение для всех этих устройств создается на основе параллельных и распределенных вычислений. У нас нет другого пути, кроме как учить студентов суперкомпьютерным технологиям. То, что сейчас делается в рамках НОЦ, используется для разработки новых учебных курсов по тем направлениям, которые существуют в университете. Например, в рамках курса «Языки программирования и методы компиляции» я планирую читать лекции, посвященные распараллеливающим компиляторам; в направление «Математическое и программное обеспечение ЭВМ» добавлены спецкурсы по суперкомпьютерным технологиям; в направлении «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем» есть курс «Параллельное программирование», который традиционно читают специалисты из Института автоматики и процессов управления ДВО РАН.

В компьютерном образовании вообще (и по суперкомпьютерному направлению в частности) одних лекций недостаточно. Очень важно дать студентам навыки практической работы с современным оборудованием. Наш Научно-образовательный центр пользуется ресурсами Дальневосточного федерального университета и институтов ДВО РАН. Надо сказать, что Школа естественных наук тесно интегрирована с ДВО РАН как в научных, так и образовательных вопросах. В рамках НОЦ СКТ мы тесно сотрудничаем с Институтом прикладной математики и Институтом автоматики и процессов управления. В прошлом году сотрудники ИАПУ читали лекции по нашему спецкурсу, организовали выход на кластер, показывали студентам, как кластер настроить. У Института прикладной математики тоже есть свое «железо», и оно используется для обучения студентов на специализации «Прикладная математика и информатика». Кроме того, наши студенты могут располагать ресурсами вычислительного центра МГУ им. Ломоносова и работать на их суперкомпьютере удаленно.

В текущем году Научно-образовательному центру предстоит решить задачу, которая называется «Исследование рынка труда в Дальневосточном федеральном округе». Иными словами, понять, какие знания и умения мы должны дать нашим студентам, чтобы они были востребованы работодателями. Крупные IT-компании, такие как «Ронда» или «Фарпост», уже готовы с нами взаимодействовать — им нужно, чтобы их сотрудники хорошо ориентировались в технологиях параллельных и распределенных вычислений, умели создавать программы и приложения на их основе. Но одними IT-компаниями рынок труда для специалистов в области суперкомпьютерных технологий не ограничен. Например, в регионе создается центр по переработке нефти и газа, есть Восточная нефтяная компания. Им, конечно же, нужны будут суперкомпьютерные технологии, которые могут обеспечить большой объем вычислений, хорошую скорость и решать задачи по анализу данных разработок на шельфе, мониторингу системы, моделированию различных ситуаций. Все федеральные структуры, обладающие базами данных — где информация хранится в распределенном виде — тоже неминуемо обратятся к подобным технологиям. Суперкомпьютеры — наше будущее, и студенты должны быть к нему готовы.