Пакетный захват
Насколько отечественныйпакет программ суперкомпьютерного моделирования готов к повсеместному внедрению? На современном этапе развития высокотехнологичных отраслей промышленности достижения нового качества выпускаемой продукции и обеспечения её конкурентоспособности невозможно добиться без перехода к новой технологии проектирования, основанной на применении средств суперкомпьютерного моделирования. Сегодня импортозамещение тренд сезона! Поэтому специалисты РФЯЦ-ВНИИЭФ приняли решение разработать отечественный многофункциональный пакет программ инженерного анализа и суперкомпьютерного моделирования ЛОГОС.
Для начала необходимо пояснить, что компонентами суперкомпьютерных технологий на сегодняшний день являются программное обеспечение суперкомпьютерного моделирования, компьютерные модели проектируемых узлов, суперЭВМ различного класса, а также созданные на их базе вычислительные центры коллективного пользования. Ключевой и в то же время наиболее критичной компонентой суперкомпьютерных технологий является программное обеспечение.
Почему критичной? Дело в том, что в настоящее время большинство предприятий и организаций наукоемких отраслей промышленности России используют зарубежные коммерческие программные пакеты для проведения инженерного анализа в работах по проектированию и расчетному обоснованию сложных технических систем.
По некоторым оценкам, доля использования импортных программных продуктов в науке и промышленности России достигает порядка 90%! Однако использование зарубежных программныхкодов зачастую ограничивается из-за высокой трудоёмкости их адаптации для расчетов сложных отечественных технических систем, высокой стоимости этих программных продуктов, а также угрозы возможного прекращения поставки лицензий. Более того, в ряде случаев получение лицензий вообще невозможно. Например, при разработке продукции для предприятий Минобороны и ОПК. Кстати, крупные зарубежные промышленные корпорации, такие как Boeing или, например, Airbus, разрабатывают своё собственное программное обеспечение для инженерного анализа. Это ПО адаптировано под высокотехнологичные изделия исключительно собственного направления деятельности и вообще недоступно для отечественных предприятий. Данный факт во многом объясняет то, что в России наряду с зарубежными разработками отечественные предприятия вынуждены также использовать и собственные «авторские» пакеты программ, которые созданы на этих предприятиях силами имеющихся небольших групп специалистов. И здесь сразу нужно отметить, что путь создания отечественных «авторских» пакетов программ имеет ряд серьезных ограничений на их использование.
Что это за ограничения? Скажем, отсутствие возможности развития созданных пакетов без участия разработчиков, невозможность использования созданных пакетов на других предприятиях или угроза остановки развития пакета при уходе даже небольшого круга разработчиков, а также охват созданными пакетами достаточно узких классов задач. Последний недостаток имеют, например, уже известные в стране пользовательские отечественные пакеты программ. Однако следует признать, что иного пути получения независимости от подобного рода импорта зарубежных пакетов программ, чем пути создания отечественных пакетов, в нашей стране нет. Вот почему в РФЯЦ-ВНИИЭФ было также принято решение о создании своего отечественного пакета программ инженерного анализа и суперкомпьютерного моделирования ЛОГОС, разработка которого началась в 2005 году.
Уникальный продукт
Поскольку ЛОГОС изначально создавался для внутренних нужд Росатома, иными словами, для большого круга родственных предприятий, подведомственных госкорпорации, то была поставлена задача при создании данного программного продукта исключить максимальное число известных пользовательских недостатков. В итоге по функциональному наполнению и классам решаемых задач, а также по уровню адаптации к современным суперЭВМ, пакет программ ЛОГОС к настоящему моменту является уникальным продуктом, не имеющим отечественных аналогов.
В чем его уникальность? По словам заместителя научного руководителя РФЯЦ-ВНИИЭФ Рашита Шагалиева, «ЛОГОС является многофункциональным программным продуктом и предназначен для решения всех основных классов задач, которые возникают при проектировании и создании высокотехнологичных изделий промышленности. Это комплексное математическое моделирование процессов аэро-, гидро-, газодинамики, тепломассопереноса, турбулентного перемешивания, прочности и деформации».
Добавим, что базовая версия ЛОГОСа была создана в рамках реализации в 2010–2012 годах проекта «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий» в тесной кооперации с ведущими предприятиями различных передовых отраслей. При этом важно отметить, что пакет прошел полномасштабный цикл верификации и валидации: более 30 000 практических расчетов на предприятиях. Кстати, ЛОГОС позволяет ускорять расчеты до 10 000 раз и более! Этот мировой уровень вычислительных скоростей обеспечивает его эффективную эксплуатацию на всех современных ЭВМ (от ПЭВМ до сверхмощных суперЭВМ). Сегодня пакет программ ЛОГОС используется более чем на 50 предприятиях страны. А по своему функциональному наполнению пакет программ ЛОГОС охватывает до 70% основных задач промышленности, решаемых при проектировании и разработке высокотехнологичных изделий.
Роль критичного момента
На предприятиях Росатома методы суперкомпьютерного моделирования уже многие годы находят очень широкое применение. Особенно в работах федеральных ядерных центров. Это обусловлено многообразием учитываемых физических процессов и сложностью решаемых здесь задач. В частности, во ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» накоплен огромный опыт в области суперкомпьютерного моделирования, которое является, по сути, ключевым инструментом технологии проведения исследований в условиях отсутствия ядерных испытаний.
К моменту начала работы над пакетом программ ЛОГОС актив ученых ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» не только осознавал критичность сложившейся в стране ситуации в области внедрения суперкомпьютерных технологий в отечественную промышленность, но он также видел и пути развития данного направления и уже работал по реализации указанного направления. По словам Рашита Шагалиева, «наряду с зарубежными разработками отечественные предприятия используют и собственные авторские пакеты программ, которые созданы на этих предприятиях силами имеющихся небольших групп специалистов. Это тоже имеет ряд серьезных ограничений на их использование. К числу таких ограничений относится: охват достаточно узких классов задач, отсутствие возможности развития без участия разработчиков и невозможность использования созданных пакетов на других предприятиях. Да, в стране существуют пользовательские отечественные пакеты программ, скажем, FlowVision или EULER, но и они имеют узкоспециализированный характер».
Видение будущего продукта опиралось на накопленный почти 60-летний опыт применения математического моделирования в рамках работы по основной тематике предприятия. Кроме того, для математического моделирования в РФЯЦ-ВНИИЭФ к тому моменту было разработано значительное число сложных физико-математических моделей, численных методов и крупных комплексов программ для моделирования сложных физических процессов. Вместе с тем проводился широкий круг фундаментальных и прикладных научных исследований в области высокопроизводительных вычислений, и уже более 25 лет для проведения численных расчетов использовались высокопроизводительные ЭВМ с массовым параллелизмом собственной разработки! Вот почему именно ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» в 2008 году вышел с инициативой и конкретной программой организации работ в части развития и внедрения отечественных суперкомпьютерных технологий в промышленность.
Цель достигнута!
Следующим шагом в истории создания пакета ЛОГОС стала подготовка предложений для проекта «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий», а уже с 2013 года ЛОГОС стал все шире использоваться и подтверждать свои высокие качества при решении производственных задач не только по тематике предприятий госкорпорации. Постепенно он нашел применение и при решении задач на ряде предприятий ОПК, и предприятиях ряда высокотехнологичных отраслей промышленности.
Здесь уместно сказать, что важным преимуществом отечественного пакета программ ЛОГОС как раз изначально и являлась возможность его функционального развития в интересах конкретных предприятий ОПК и высокотехнологичных отраслей промышленности. Кроме того, немаловажным преимуществом отечественного пакета ЛОГОС являлась его существенно меньшая стоимость, чем стоимость приобретения зарубежных аналогов. Дальше, как говорится, больше.
В 2016 году перед РФЯЦ-ВНИИЭФ была поставлена новая, крайне актуальная на среднесрочный период задача, главной целью которой стало создание пользовательской версии ЛОГОСа в целях широкого внедрения в ОПК и промышленность на основе лицензионных продаж. С этой задачей специалисты РФЯЦ также успешно справились и сдали результат работы Межведомственной экспертной комиссии.
Отныне пакет будет внедряться на предприятиях высокотехнологичных отраслей промышленности. А уже в этом году планируется создать современную программно-интерфейсную оболочку и сделать новые шаги в развитии базовых функциональных возможностей, обеспечивающих конкурентоспособность пакета ЛОГОС при решении актуальных задач отраслей ОПК. Кроме того, общим итогом выполнения работ в текущем году должен стать существенный шаг в продвижении на пути создания пользовательской версии ЛОГОСа. Программа готова покорить мир. По крайней мере, все предыдущие шаги были направлены именно на достижение возможности конкурировать на мировом рынке.
