Знакомьтесь, информационные технологии - Аркадий Воловник

Итак, развитие компьютерного рынка не будет в ближайшем будущем столь же стремительным как в последнее десятилетие XX века. Уже в ближайшее время компьютер станет привычным изделием, более дорогим, чем радиоприемник, но более дешевым, чем автомобиль. Естественно, бурный рост здесь должен в ближайшее время прекратиться. А компьютерные компании начнут миграцию к другим видам бизнеса.

Можно также прогнозировать трансформацию современного универсального компьютера в целый ряд специализированных устройств, ориентированных на выполнение относительно узкого круга задач, но позволяющих решать эти задачи эффективнее и с меньшими затратами труда.

Поэтому, несмотря на ожидаемое уменьшение производства PC, можно прогнозировать увеличение выпуска нескольких направлений специализированных устройств. И общее их количество может быть значительно большим, нежели количество универсальных компьютеров.

Суперкомпьютеры – все мощнее и все дешевле

Опыт последнего десятилетия показывает, что с увеличением мощности компьютеров растет и их влияние на реальное производство. Мощный сервер позволяет, в частности, оптимизировать подбор вариантов маршрута при длительных поездках с множеством пересадок, проживании в различных отелях, посещении всевозможных мероприятий. Такая задача стоит в больших туристических агентствах. Здесь к одной базе одновременно обращаются операторы из разных точек и число операторов может составлять тысячи. Для работы такой базы требуется мощный сервер, в противном случае компьютер «захлебнется» в потоке запросов, а работа всего агентства будет остановлена.

«Большой счет»

Первоначально компьютер разрабатывался для больших вычислений, связанных с ядерными и ракетными исследованиями. В дальнейшем область применения компьютеров существенно расширилась, однако потребность в расчетах не только не уменьшилась, но и заметно возросла. Возможность моделирования изменений, происходящих в ядерных зарядах в течение времени хранения, позволила отказаться от испытаний ядерного оружия: до этого испытания проводились, в основном, для проверки хранящихся зарядов. Так, мощный многопроцессорный компьютер Blue Pacific компании IBM используется именно для симуляции ядерного вооружения. Можно сказать, что успех на переговорах по прекращению ядерных испытаний принадлежит не дипломатам, а компьютерщикам.

Не менее масштабные вычисления применяются при проектировании авиационной и ракетной техники. А космонавтика изначально началась с расчетов. Моделирование параметров самолетов и ракет требует огромных вычислительных мощностей – например, для нормального расчета поверхности самолета необходимо вычислить параметры воздушного потока в каждой точке крыла и фюзеляжа (реально на каждом квадратном сантиметре). Иными словами, требуется решить дифференциальное уравнение для каждого квадратного сантиметра, а площадь поверхности самолета десятки метров. Таким образом, для расчета оптимальной геометрии необходимо получить миллионы решений дифференциальных уравнений. И при изменении геометрии поверхности – снова все пересчитать. Эти расчеты должны быть сделаны быстро, иначе процесс проектирования затянется неоправданно долго. Конечно, может быть проведено моделирование в аэродинамической трубе, но этот способ не только дороже в десятки раз, но и несоизмеримо дольше: процесс может затянуться на годы. Иными словами, без компьютеров невозможно развитие авиации и ракетной техники. В дальнейшем, при усложнении этой техники, потребность в больших вычислениях только увеличится. А значит, необходимы будут все новые и все более мощные суперкомпьютеры.

Медицина и биологические исследования

Для решения вопросов по геному человека правительство США выделило несколько миллиардов долларов, большая часть которых направляется на создание суперкомпьютеров. В частности, IBM получила заказ на создание компьютера с несколькими десятками тысяч процессоров, который должен принять участие в работах по геному. Расшифровка генома человека – эффектный, но не единственный результат использования компьютеров в биологии: разработка и создание новых медицинских препаратов сегодня возможны только с использованием мощных компьютеров.

Еще не так давно создание нового лекарства занимало 5–7 лет и требовало значительных финансовых затрат. Сегодня же лекарства моделируются на мощных компьютерах, которые не только «строят» сложные молекулы, но и оценивают их влияние на человека. Чтобы учесть сложность молекулы и многофакторность их взаимодействия, требуются значительные вычисления. Поэтому в последнее время самые мощные компьютеры создаются для биологов. Из наиболее известных компьютеров можно назвать Deep Blue компании IBM, который выиграл шахматный матч у Г. Каспарова. А создавался этот компьютер для исследования новых лекарственных препаратов, чем и занялся после победы. Американские ученые создали препарат, способный бороться со 160 вирусами. Это лекарство было смоделировано на компьютере в течение полугода. Иной способ его создания потребовал бы нескольких лет работы. А в Los Alamos National Lab всемирная эпидемия СПИДа была «прокручена» назад к ее истоку – вирусу ВИЧ Ева, который появился, вероятно, в 30-е годы нашего столетия. Данные о копиях вируса СПИДа были заложены в суперкомпьютер, что позволило определить время появления первого вируса – 1930 год.

Геном расшифрован. Но это только начало огромной работы по созданию новых лекарств, лечебных методик и т. д. И реальное продвижение здесь может быть только при использовании суперкомпьютеров.

Internet

Бурное развитие Internet привело к тому, что объем информации в Сети достиг невиданных размеров и продолжает увеличиваться – только сайтов уже более двух миллионов. Информация на сайте растет нелинейно – кроме увеличения данных, меняется и форма их представления: в дополнение к тесту и рисункам прибавились музыка видео, анимация. В результате такого бурного роста возникли две проблемы: необходимо хранить большой и все возрастающий объем данных и сократить время поиска нужной информации. Для решения этих задач сразу несколько компаний предложили мощные серверы, основанные на 64-битных процессорах. Это IBM, Hewlett-Packard, Sun и Compaq. Intel также обещает в ближайшее время выпустить 64-разрядный процессор. Использование мощных процессоров позволило существенно сократить время поиска необходимых данных, а «длинные» адреса обеспечили выборку данных из огромных хранилищ.

Для организации работы с большими объемами данных, кроме мощных процессоров и больших дисков, необходимы также программные средства, способные справиться с таким потоком данных. Созданные несколькими фирмами (Oracle, Sybase, IBM и др.) системы управления базами данных оказались незаменимыми для этих целей. Как следствие, резко возрос сбыт этих систем, что привело к росту стоимости акций указанных компаний (особенно заметны успехи на финансовом поприще компании Oracle).

Очевидно, что дальнейшее увеличение мультимедийных форм представления информации в Internet потребует еще более емких хранилищ данных, доступ к которым должен быть как можно более быстрым.

Суперкомпьютеры везде и для всего

Множество сфер современной жизни требует использование суперкомпьютеров. А некоторые отрасли принципиально не могут развиваться без математического моделирования, требующего огромных вычислений за ограниченное время. Вот только некоторые из примеров.

Использование крупных компьютеров в банковской сфере обеспечивает не только оперативную обработку данных по движению средств, но и позволяет прогнозировать развитие финансового рынка. Точность и оперативность получения данных напрямую зависят от производительности компьютера. А только эти данные позволяют банку эффективно работать.

Компания IBM объявила о создании компьютера, который содержит 1152 процессора. Свою новую разработку IBM собирается предоставить для американских академических исследований. Ту же концепцию IBM хочет применить и в следующих своих суперкомпьютерах: ASCI White, который будет выполнять те же функции, что и Blue Pacific, а также в Blue Gene, который будет задействован в генетических исследованиях.

IBM также сообщила о поставке компьютера Blue Wave Военно-морскому флоту США. Стоимость этой версии IBM RS/6000 SP составила 18 млн. долларов. Это будет самый производительный компьютер в Министерстве обороны, что позволит военным создавать наиболее точные модели мировых океанов. Вычисления суперкомпьютера дадут возможность прогнозировать штормы, а также помогут в поиске кораблей и спасательных работах.

Но не только IBM разрабатывают суперкомпьютеры. Так, Compaq Computer Coip. создает крупнейший в Европе суперкомпьютер, созданный на основе Compaq AlphaServer под управлением операционной системы Tru64 UNIX. В компьютере используются более 2500 процессоров Alpha. Французская Комиссия по ядерной энергии будет использовать суперкомпьютер для программ моделирования в целях обеспечения надежности и безопасности французских ядерных арсеналов без проведения новых ядерных испытаний. Кроме того, суперкомпьютер будет применен для других исследований в рамках основной программы моделирования. Compaq также получил контракт в 200 млн. долларов от Министерства энергетики США на создание самого большого в мире суперкомпьютера, названный «ASCI Q». Он будет иметь производительность более 30 терафлоп и может быть модернизирован до 100 терафлоп к 2005 году.