Давно нікого не дивує повсюдна присутність комп’ютерів у нашому житті. Україна цілком вписується у загальне русло процесу інформатизації у світі. Можна сказати, що сьогодні кількість комп’ютерів, які використовуються в промисловості, наукових та навчальних закладах, у державному управлінні, обчислюється не тисячами і не сотнями тисяч, а мільйонами. І ми маємо низку прикладів серйозного і ефективного використання комп’ютерних технологій (КТ), у тому числі таких, що призвели до зростання продуктивності праці в окремих галузях діяльності людини в десятки, а то й сотні разів. Практично використання цих технологій привело суспільство до якісного стрибка в розвитку тих сфер його діяльності, в яких традиційно переважає інтелектуальна складова.
Штучний інтелект міг би допомогти суддям Конституційного Суду у розв’язанні складних справ
Переважна більшість комп’ютерних технологій до початку 90-х років минулого століття базувалася, зрозуміло, на використанні персональних комп’ютерів та універсальних комп’ютерів середньої (з сьогоднішнього погляду) потужності. Сьогодні вчені стали перед необхідністю вирішення складних проблем, основні з яких такі. Потрібно вміти розробляти математичні моделі, що адекватно відображають досліджувані процеси; розробляти математичні методи (в т. ч. методи оптимізації) розв’язування завдань за допомогою цих моделей; і, нарешті, створювати бази даних чи бази знань, достовірність яких контрольована і відповідає функціонуванню реального процесу.
Для цього необхідний комп’ютер (чи система комп’ютерів) з відповідною потужністю і великою пам’яттю, на якому буде здійснено розв’язання завдання (чи реалізація відповідної КТ).
Аналіз проблем, які виникли при розв’язанні завдань трансобчислювальної складності в КТ, показав, що для ефективного їх вирішення потрібні суперкомп’ютерні системи, що базуються на одночасному використанні багатьох (сотень і тисяч) самостійних процесорів, а це означає, що й складне математичне забезпечення комп’ютерних технологій має бути розраховане на ефективне розпаралелювання всього обчислювального процесу та його реалізацію. Зрозуміло, що не кожен з відомих математичних методів без істотної «доробки» дає можливість ефективної реалізації послідовності дій на паралельно працюючих процесорах. Перед математиками і програмістами постали нові завдання, бо ж ясно, що найвища ефективність реалізації обчислень згідно з методом, який використовується, буде тоді, коли в процесі розв’язання завдання здійснюватиметься обмін проміжними даними результатів обчислень між процесорами. Отже, в результаті розробки певної комп’ютерної технології потрібно визначити й оптимальну кількість процесорів, необхідну для цієї роботи.
Звісно, для розробки суперкомп’ютерів і тим паче технологій для них потрібні великі кошти. Всім нам необхідно усвідомити, що ці кошти — інвестиція в наше майбутнє, бо на сьогодні саме ті країни, які володітимуть цими технологіями, будуть у виграші й визначатимуть рівень як наукових досліджень, так і економічного розвитку національних економік і світового економічного розвитку.
Чи є в нашої країни шанс не залишитися за бортом розвитку цього важливого науково-технічного напряму?
Про це розмірковують і вчені, і спеціалісти різних галузей — як промисловості, так і інших сфер діяльності. Дуже важливо, щоб це питання стояло і перед керівниками держави, бо йдеться про перспективи України щодо участі в розподілі праці при створенні й використанні суперкомп’ютерних технологій. Якщо спільними зусиллями ми не знайдемо належної відповіді на це питання, то втратимо перспективу, а отже, будуть змарновані здобутки, що їх досягла наша наука великими зусиллями, в нерівних умовах досягаючи світового рівня цієї лінії поступу.
На наш погляд, у пошуках відповіді тут треба мати на увазі таке: вартість суперкомп’ютерних технологій складається з вартості самих суперкомп’ютерів і вартості їх математичного забезпечення. В середньому у світі вважається, що вартість самих суперкомп’ютерів у суперкомп’ютерних технологіях становить до 20% (від загальної вартості), а це означає, що Україна, маючи великий кадровий потенціал у галузі інформатики (особливо це стосується теорії програмування, математичного моделювання, теорії та методів оптимізації), має реальні можливості конкурувати у сфері розробки суперкомп’ютерних технологій різного призначення. Адже українська школа інформатики в цій галузі має незаперечний світовий авторитет.
Тому, якщо ми вкладемо необхідні кошти в розробку, або, точніше, — в підсилення потужності у 5—10 разів уже діючої з 2004 року в Інституті кібернетики суперкомп’ютерної системи СКІТ, то під керівництвом спеціалістів з інформатики та за участю багатьох фахівців різних відділень НАН України, а також фахівців галузевих інститутів, ми будемо готові розробляти даний клас комп’ютерних технологій. Зрозуміло — якщо при цьому будуть витримані технічні умови, в тому числі наявні міжнародні стандарти на розробку математичного забезпечення комп’ютерів, то Україна могла б істотно заробляти на продажу цих технологій.
Тут варто додати, що нерідко розробка суперкомп’ютерних технологій потребує й деякого додаткового технічного супроводу. Йдеться про додаткові розробки, тож і в цій галузі ми маємо відповідні кадри високої кваліфікації і технічні можливості наших вітчизняних заводів. А що наші заводи ще спроможні ефективно працювати, може засвідчити хоча б такий приклад. Спеціалісти київського заводу «Електронмаш» разом з науковцями Інституту кібернетики розробили і налагодили випуск оригінального багатопроцесорного комп’ютера ІНПАРКОМ, устаткованого вітчизняним математичним забезпеченням. Він значно дешевший за суперкомп’ютери типу СКІТ і на ньому можна розв’язувати багато складних завдань, а також готувати великі завдання для розв’язування на інших суперкомп’ютерах.
Згадана система СКІТ сьогодні широко використовується багатьма інститутами НАН України. Таку можливість отримали інститути і наукові центри по всій Україні за рахунок введення в дію системи УАРНЕТ, яка з’єднала оптоволоконними лініями наукові центри країни.
Хто має дати кошти на розбудову суперкомп’ютерів та розробку технологій для них?
Таким питанням задаємося не тільки ми. Воно стоїть перед усіма, хто береться за цю справу. І в США, і в Росії дійшли висновку про необхідність розробки державної програми для розвитку суперкомп’ютерних технологій і цільового виділення коштів з бюджету для створення сучасних суперкомп’ютерів. Цим само шляхом пішов і Європейський Союз, і виділяє величезні кошти на відповідні програми. Тут варто зазначити, що для виконання окремих програм Євросоюзу на певних умовах уже залучаються кібернетики України як авторитетні й досвідчені фахівці. Нам же треба зрозуміти, поки не пізно, що брати участь у цих розробках, заробляючи певні кошти, важливо, але набагато краще було б повернутись обличчям до цього напряму науки і розробити свою державну політику, а отже, й відповідні програми.
Це можливо. Оскільки Україна не лише в Європі, а й у світі може реально змагатися за кращі результати в цій галузі.
Надаючи державного значення вирішенню цієї проблеми, ми одночасно розв’язали б іще одне важливе завдання — працевлаштування випускників вузів, спеціалістів з інформатики. Замість того, щоб їхати заробляти по світах, нерідко працюючи не за фахом, або ж працювати тут (але на зарубіжні фірми), вони брали б участь у виконанні важливих для своєї країни програм, що зробило б їхнє життя комфортнішим, а їхню долю —перспективнішою в усіх відношеннях. Спеціалістів з програмування ми маємо доволі багато. За зарубіжними оцінками, Україна тут на п’ятому місці у світі. І гріх було б цю силу, цю потугу втрачати.
Не один десяток розроблених інститутами Кібцентру ефективних комп’ютерних технологій для державних органів впродовж багатьох років успішно використовуються
Скажімо, така система як Аркан, розроблена науковцями Інституту програмних систем НАН України, що результативно «працює» на кордоні країни, допомагаючи прикордонникам, іншим правоохоронним органам виконувати свою щоденну роботу, збільшувати ефективність контролю на кордоні.
Або приклад з цілком іншої сфери застосування суперкомп’ютерних технологій. У зв’язку з поступовим вичерпуванням найдоступніших родовищ і відповідно глобальним погіршенням умов видобутку розроблено нове системотехнічне забезпечення та вдосконалено технологію оцінки основних фільтраційних і динамічних параметрів нафтового та газового шару. За останні вісім років у складі пакета «ГеоПошук» Інститут кібернетики разом із фахівцями Українського державного геологорозвідувального інституту реалізував нову КТ міграції дуплексних хвиль для облаштування неперспективних нафтогазових родовищ. Цю КТ впроваджено у виробництво в семи країнах — разом з Україною, розробники також отримали патент на неї у США. Її реалізовано завдяки обчисленням на кластерному комплексі СКІТ, оскільки один із сотень потрібних розрахунків до цього тривав від десятків годин до кількох місяців. Для поширення такої технології потрібне істотне нарощування потужності комплексу СКІТ та залучення ресурсів Grіd-систем, зокрема міжнародних.
Де ще суперкомп’ютерні технології могли б істотно допомогти?
Візьмемо хоч би таку проблему, як створення законів. Перш ніж прийняти новий закон, усі його положення і норми, потрібно встановити, чи узгоджуються вони з чинною Конституцією, чи не суперечать законам та актам, прийнятим раніше. Якщо закон стосується міжнародних відносин, треба встановити його несуперечливість з міжнародними актами та угодами, які підписала Україна. Це доволі складний процес, оскільки база вже прийнятого законодавства велика і правила перевірки узгодженості різноманітних положень нерідко недостатньо формалізовані. Зрозуміло, що одним оцифровуванням різних положень, а також побудовою однієї бази даних обмежитися не можна. Розробники комп’ютерної технології разом з фахівцями-юристами мають створити детальні алгоритми перевірки суперечливості законів, побудувати відповідні бази даних і бази знань, на використанні яких працюватимуть ці алгоритми...
Комп’ютерні технології для розв’язування подібних завдань в інших країнах уже працюють.
Ще приклад. Розробка бюджету та фінансово-економічної політики країни. Для аргументованої підготовки проекту цих документів треба проаналізувати наслідки фінансово-економічної діяльності за поточний рік (статистичні дані), прийняті документи з цього приводу, в тому числі зобов’язання держави, внутрішні й зовнішні, стан співробітництва держави з міжнародними фінансовими органами, ризики, пов’язані з інфляцією, та багато інших даних. Зрозуміло, що оперативно і достовірно це можна зробити лише шляхом інформаційного моделювання фінансово-економічного процесу, передбачивши при цьому можливість певних змін та пов’язаних з ними наслідків. Звісно, за такого підходу може бути враховано (прийнято чи відхилено) велику кількість пропозицій. Але наголосимо, що це буде зроблено (за допомогою КТ) аргументовано.
Зауважимо, що можливість розробки такої КТ сьогодні цілком реальна. У її створенні вже зроблено важливі кроки спільними зусиллями спеціалістів Інституту кібернетики ім. В. М. Глушкова, Інституту економічного прогнозування та Інституту телекомунікацій і глобального інформаційного простору. В ході розробки елементів цієї технології під керівництвом академіка В. Геєца проведено низку важливих досліджень (та експериментів) у регіонах країни, що дає можливість системно підійти до розробки наступних етапів цієї технології. Треба наголосити, що в розробці її беруть активну участь спеціалісти міністерств економіки, фінансів та відповідні комітети Верховної Ради України. Саме спільна зацікавленість розробників різних відомств дає надію на успіх справи.
Чи може НАН України самостійно, тобто за рахунок власного бюджету, вирішити проблему нарощування потужності суперкомп’ютерів серії СКІТ Інституту кібернетики в 5—10 разів і організації фінансового забезпечення розробок суперкомп’ютерних технологій в інтересах різних міністерств та відомств держави?
Звичайно, не може, бо на це бракуватиме коштів. Вона може (і робить це) забезпечити розробки науковим супроводом. Учені різних інститутів НАН України (особливо це стосується інститутів Кібернетичного центру НАН України) беруть активну участь у розробці проектів цього напряму. Обнадійливі перспективи уже маємо в розробці елементів суперкомп’ютерних технологій для фінансово-економічного планування робіт у державі, проектуванні нових зразків літаків, дослідженні структури грунтових масивів у районах потенційних загроз (обвали, зсуви, підтоплення територій, шахт та ін.), розв’язанні завдань в інтересах вивчення складних проблем енергетичного забезпечення об’єктів народного господарства країни, передбаченні погоди на різні періоди часу з використанням даних космічних апаратів та інших важливих напрямах.
Прийняття Державної програми розробки і впровадження суперкомп’ютерних технологій стало б важливою віхою в розв’язанні назрілих проблем інформатизації України. Виконання цієї програми мало б стати одним з основних завдань нещодавно створеного Держкомітету інформатизації України, було б постійно в полі зору Консультативної ради з питань інформатизації при Верховній Раді України та головним завданням для Кібернетичного центру НАН України як головної наукової організації країни з питань інформатизації в державі, визначеної Указом Президента України ще в 1992 році.
Вище ми згадували про систему УАРНЕТ (українська автоматизована система інформації), яка дала можливість користуватися суперкомп’ютерною системою СКІТ більш як ста науковим організаціям НАН України і яка, до речі, має вихід на міжнародні телекомунікаційні мережі та наукові центри.
Приємно відзначити, що паралельно з розробкою в НАН України системи УАРНЕТ зусиллями учених і інженерів НТУУ «КПІ» за рішенням Міністерства освіти і науки України та НАН України була створена науково-освітня мережа УРАН, що об’єднала понад 60 науково-дослідних та освітніх закладів, для яких стало можливим користуватися потужним суперкомп’ютером Київської політехніки і мати доступ до міжнародних комунікаційних мереж. Зрозуміло, що інтегрування інформаційних ресурсів мереж УАРНЕТ і УРАН дає додаткові можливості їх користувачам і над розвитком робіт в цьому плані сьогодні працюють спеціалісти.
Окремою проблемою постає завдання побудови Grіd-інфраструктури нашої держави на базі системи УАРНЕТ і УРАН та інтеграції її до Європейської Grіd-системи. Ця проблема є, безумовно, важливою, і недарма нещодавно Кабінетом Міністрів України прийнята відповідна Державна програма, яка передбачає її створення. Зрозуміло, що розробка суперкомп’ютерних технологій істотно доповнюватиме розробки з цієї програми, з одного боку, а з другого, низка суперкомп’ютерних технологій, а можливо, основна їх частина матиме важливе самостійне значення і виконуватиметься, зокрема, на замовлення як державних органів, так і окремих вітчизняних та зарубіжних організацій. І ці роботи можуть виконуватися паралельно з розбудовою вітчизняної Grіd-системи. Безсумнівно, ці програми мають гармонійно доповнювати одна одну.
Іван СЕРГІЄНКО, генеральний директор Кібцентру НАН України, академік НАН України.
