В Объединённом институте ядерных исследований обсудили задачи цифровой трансформации ОПК

29 мая 2018 года слушатели «продвинутого» спецкурса ИНЭС для руководителей и кадрового резерва предприятий ОПК «Стратегическое управление» посетили Объединённый институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне. Они познакомились с работой Лаборатории информационных технологий (ЛИТ) ОИЯИ и обсудили стратегию и тактику цифровой трансформации оборонных предприятий с экспертами и представителями российских ИТ-компаний.

Зачем нужны распределённые вычисления?

Директор ЛИТ Владимир Кореньков рассказал о проектах, в которых участвует ОИЯИ в международной кооперации. Он напомнил, что достижение международного значения – открытие бозона Хиггса на большом адронном коллайдере – было бы невозможно без распределённой инфраструктуры. Собственно, без неё в принципе невозможен ни один современный мегапроект: слишком большие потоки данных приходится обрабатывать и хранить в ходе экспериментов.

Взять, к примеру, ЦЕРН (Европейский центр ядерных исследований – прим. profiok.com). Стоимость компьютинга, то есть вычислений и хранения данных, сопоставима с суммами, которые были потрачены на строительство ускорителя и проведение экспериментов. Цифры завораживают: во время работы большого адронного коллайдера происходит около четырёхсот столкновений частиц в секунду, и данные поступают со 140 миллионов регистрирующих каналов. Понятно, что в каком-то одном центре эти данные обработать невозможно: суммарно для ЦЕРН решается более трёх миллионов задач в день с использованием миллиона процессоров. Вычисления реализуются «вскладчину» в пятидесяти странах силами нескольких сотен научных организаций. В мире 14 центров уровня Tier-1, один из них – в России, на базе ОИЯИ и НИЦ «Курчатовский институт». Это фабрики хранения данных, получающие информацию из компьютерного центра ЦЕРНа и передающие её по запросам в центры уровня Tier-2, где происходит непосредственно решение распараллеленных задач всеми странами-участницами.

Во время экскурсии почётный сотрудник ОИЯИ, ветеран атомной энергетики и промышленности, заместитель директора ЛИТ Татьяна Александровна Стриж показала слушателям спецкурса ИНЭС центры уровня Tier-1 и Tier-2, работающие в Дубне. Слушатели также посетили зал мониторинга, где в режиме реального времени отслеживаются все параметры этих центров: аптайм, сохранность данных, качество и доступность каналов связи, работа систем распределённого питания, климат-контроля и так далее. Стопроцентная надёжность и доступность – обязательное требование ЦЕРН, поэтому за работой оборудования и программного обеспечения специалисты следят круглосуточно.

Мало кто из далёких от фундаментальной науки людей задумывается о том, что современное научное открытие – это труд тысяч учёных, инженеров и технического персонала. В экспериментах, в ходе которых был открыт бозон Хиггса, принимали участие около пяти тысяч человек – правда, Нобелевскую премию получили лишь авторы идеи. Может быть, именно потому, что в современной фундаментальной науке ни одна страна не сможет самостоятельно добиться серьёзных результатов, политические сложности науку затрагивают мало. Весной этого года Россия отозвала заявку на ассоциированное членство в ЦЕРНе, но налаженного сотрудничества научных организаций и реализации совместных проектов это никак не коснётся.

Разумеется, вычисления для ЦЕРН – не единственный проект в арсенале Лаборатории информационных технологий ОИЯИ. Сейчас ЛИТ вплотную занимается разработкой компьютерных моделей и систем хранения данных для коллайдера NICA, который будет запущен в 2019 году. На нём учёные будут пытаться столкнуть ионы золота и воссоздать сверхплотное состояние материи, то есть воспроизвести переход плазмы в адронную материю (это принципиально другая задача, нежели у ЦЕРНа – прим. profiok.com). Создаваемому центру хранения и обработки данных нужно будет принимать данные от коллайдера и отдавать их организациям – участникам проекта.

Казалось бы, вычисления такого уровня – удел исключительно крупных научных организаций. Однако, как выяснилось, для наработок ЛИТ можно найти прикладное применение. Например, во многих организациях на рабочих местах установлены сотни производительных компьютеров с хорошими графическими картами. Ресурсы этих компьютеров используются минимально. При этом не так уж сложно объединить эти мощности в кластер, на котором можно проводить серьёзные вычисления без дополнительных затрат на приобретение оборудования.

Что касается термина «распределённый», то в последнее время он применяется не только к вычислению, но и к хранению данных. Обретают популярность так называемые озёра данных, Data Lakes. В этой модели данные хранятся отдельно от мощностей, на которых производятся вычисления, что позволяет повысить их защищённость.

В чём ценность больших данных?

«Тому, кто умеет анализировать данные, будет принадлежать будущее», – уверен Владимир Кореньков. По его словам, большие данные и работа с ними представляют собой одну из составляющих фундамента цифровой экономики. Дело в том, что вслед за технической возможностью хранить все данные появляется возможность их анализировать и находить корреляции там, где они не сразу заметны. Это позволяет проверять гипотезы, делать прогнозы и строить планы исходя из этих аналитических выводов.

Важно, что поступающие данные могут быть «упакованы» в разный формат, идти в потоке или быть частично структурированными. Специалистам ЛИТ удаётся решать задачи по обработке и анализу таких данных.

Сейчас в лаборатории заняты созданием платформы по аналитике больших данных, то есть универсальной среды для решения любых задач подобного рода. К примеру, было проведено исследование рынка труда – не по данным Росстата, где всё всегда хорошо, а путём сопоставления данных учебных заведений по выпуску специалиста с вакансиями, размещёнными на сайтах кадровых агентств. «Когда мы показали результаты Минтруда, чиновники очень удивились, – рассказал Владимир Кореньков. – Выяснилось, что в некоторых регионах выпускаются специалисты по специальностям, которые им вообще не нужны, а нужных никто не готовит».

Кстати, к системе образования у директора ЛИТ серьёзные претензии. «Когда наши сотрудники приезжают в ЦЕРН, там все счастливы, потому что специалисты такого уровня есть только в России, – поделился со слушателями Кореньков. – Но это самоучки, ведь специалистов по Data Science, обладающих математическими знаниями, умеющих писать алгоритмы, работать с сетями и хранилищами, создавать разные запросы, знающими SQL, не готовят даже в лучших вузах».

Интересно, что ретроспективный анализ экономической модели СССР приводит к выводу, что советский Госплан – это попытка работы с большими данными и построения прогнозов на их основе. На это обратил внимание заместитель гендиректора АО «Ай-Теко» Игорь Зимненко. «В Госплане пытались узнать, сколько нужно пар обуви 42-го размера для определённой категории населения конкретного региона, – объяснил эксперт. – Но на тот момент не было способа получить такие данные, а приписки окончательно загубили эту идею, обогнавшую время».

Сегодня нам доступны и средства для хранения больших данных, и инструменты для их анализа. Поле для прикладного использования таких наработок практически безгранично. Это различные задачи, связанные с классификацией, которые появляются в научных приложениях, в медицине, в исследованиях, связанных с компьютерным зрением, в финансах, торговле, телекоме…

Слушатели спецкурса тут же начали перечислять прикладные задачи, решение которых во многом изменило бы модель работы их предприятий. К примеру, это может быть организация контроля качества продукции на основе анализа данных, поступающих от большого количества датчиков на разных этапах производства. Как отметил Владимир Кореньков, задачи анализа данных с целью их классификации и поиска закономерностей в принципе решаемы, особенно при наличии чёткого технического задания. Так, задача анализа публикаций в соцсетях с целью выявления механизмов финансирования терроризма или, скажем, влияния на результаты выборов президента США, по словам директора ЛИТ, вполне может быть решена.

Для чего нужны суперкомпьютеры?

Согласно закону Мура, каждые два года производительность компьютеров удваивается. Первая ЭВМ, которая была установлена в ОИЯИ в 1958 году, называлась «Урал-1» и выполняла 100 операций в секунду. Сейчас в рассказах сотрудников ОИЯИ фигурируют петабайты трафика, 100-гигабитные каналы и производительность в сотни терафлопс (один терафлопс – это триллион операций в секунду – прим. profiok.com).

Слушателям спецкурса показали суперкомпьютер «Говорун», названный в честь замдиректора, а затем директора ЛИТ Николая Говоруна, большого учёного, много сделавшего для развития лаборатории. Суперкомпьютер кардинально ускорит комплексные теоретические и экспериментальные исследования в области ядерной физики и физики конденсированных сред, проводимые в ОИЯИ.

«Говорун» состоит из двух частей – вычислительного блока на графических процессорах NVidia и сверхплотного CPU-блока (153 узла в шкафу) с прямым жидкостным охлаждением. Это разработка российской компании РСК. Именно на этом компьютере будут обрабатываться данные коллайдера NICA. Возможно, для обслуживания текущих задач без такого решения можно было бы обойтись, но учёные привыкли смотреть в будущее. А в будущем экспериментальные установки будут требовать всё новых и новых ресурсов, потоки данных и задачи по их анализу продолжат нарастать. Кроме того, нужно начинать разрабатывать принципиально новое программное обеспечение и алгоритмы, рассчитанные на новые архитектуры, не говоря уже о подготовке специалистов.

Заместитель генерального директора компании «Войс-Линк» Роман Душкин рассказал оборонщикам о принципах работы квантового компьютера. Пока это устройство существует лишь в гипотетических рассуждениях, поскольку технологии, позволяющие проводить квантовые вычисления, ещё только разрабатываются. Эта принципиально новая вычислительная модель позволит, например, легко проектировать материалы с заданными свойствами или создавать лекарственные препараты со строго определённым спектром действия. Сегодня подобные рассуждения выглядят фантастикой, но, как отметил генеральный директор ИНЭС Александр Агеев, подобные технологии войдут в нашу жизнь намного быстрее, чем нам сейчас кажется.

С чего начинать цифровую трансформацию?

Пока учёные работают над созданием квантового компьютера, всем остальным приходится решать более приземлённые задачи. Одна из них – цифровая трансформация компаний и переход всей страны к цифровой экономике.

«Основная проблема предприятий, в том числе оборонных, состоит не в нежелании меняться, а в непонимании, куда меняться», – уверен Игорь Зимненко. По мнению эксперта, ключевые черты цифровой экономики – опора на большие данные, переход к прогнозной модели, основанной на предикативной аналитике, а также смещение спроса в сторону использования, а не владения (людям надоело менять телевизоры!). Ответ на эти вызовы – уберизация, то есть переход к платформенным решениям, изменение модели взаимодействия с потребителем, наращивание сервисной составляющей, переход к контрактам полного жизненного цикла. В 44-ФЗ о госзакупках прямо говорится, что цифровая трансформация – обязательное условие для реализации контрактов жизненного цикла. Выпускаемые изделия должны становиться «умными», то есть уметь передавать производителю некую телеметрию о своём состоянии, и подстраиваться под индивидуальные потребности владельца, то есть менять свои характеристики без вмешательства производителя. В этих условиях конкурировать будут не товары и технологии, а системы управления, считает Зимненко.

Какими же компетенциями должен обладать менеджер по цифровой трансформации? Прежде всего, у него должны быть навыки и знания в области проектного, портфельного, программного управления. Кроме того, он должен понимать, как можно сделать продукцию компании «умной» и как на этой основе поменять бизнес-модель предприятия, дополнив продукцию сервисом и услугами. Помимо этого, надо решить, как изменить производственную модель, сконцентрироваться на конкурентных преимуществах, переходя от полного цикла к кооперации, а от массового производства – к мелкосерийному. Наконец, важно разбираться в новых технологиях – цифровом проектировании, машинном обучении, облачных технологиях, методах работы с данными, аддитивных технологиях и так далее.

«Такие люди на предприятиях есть, просто с ними нужно поработать и подучить, – уверяет Игорь Зимненко. – А если одного человека найти сложно, нужно создавать проектный офис, где будут аккумулироваться все эти знания». Эксперт считает, что руководить цифровой трансформацией предприятия должен не ИТ-директор, а человек в ранге заместителя директора по производству.

За ИТ-директоров заступился основатель поисковика «Рамблер» Сергей Лысаков. «Скелетом больших проектов всегда является инфраструктура, а начинается она с сети и оборудования», – отметил эксперт, подчеркнув, что без ИТ цифровая трансформация невозможна. 

Лысаков посоветовал руководителям предприятий дать задание своим ИТ-директорам, чтобы те пересмотрели всю действующую инфраструктуру и максимально внедрили в своих компаниях облачные платформы. С переходом на облака управление инфраструктурой явно не удешевится, но станет намного более лёгким и эффективным и позволит получить от сотрудников синергетический эффект. «Персональное облако должно существовать у каждого сотрудника предприятия вплоть до уборщицы», – считает Сергей Лысаков.

«Цифровая трансформация предприятий и переход к цифровой экономике потребуют коллективных усилий, в одиночку здесь не справиться, – подвёл итог дискуссии Александр Агеев. – Айтишникам понятен один язык, маркетологам – другой, руководителям предприятий – третий. Семантическая несовместимость существует и между ведомствами, то есть на самом высоком уровне. Очевидно, что нужен некий хаб, креативная фабрика, где будут происходить эти процессы сопряжения. Думаю, ОИЯИ, хотя у него хватает задач по ЦЕРНу, принципиально готов оказывать заинтересованным сторонам научно-методическое содействие, и такое сотрудничество будет для всех нас крайне полезным. Эта организация обладает не только уникальными компетенциями в цифровых технологиях, но и высокой культурой и этикой работы».

* * *

Во встрече приняли участие сотрудники ЛИТ ОИЯИ, Федерального кадрового центра ОПК, а также представители КБП им. академика А.Г. Шипунова, АО «Завод полупроводниковых приборов», НПО «Сплав», ППО ЭВТ им. В.А.Ревунова, АО «Верхнетуринский машиностроительный завод», АО «Туламашзавод», НПО «Энергомаш», АО «Объединённая ракетно-космическая корпорация», ФГУП ЦНИИмаш, Ижевского мотозавода «Аксион-Холдинг», Центрального морского КБ «Алмаз», Московского машиностроительного предприятия им. В.В. Чернышёва, НПП «Краснознамёнец», ФКП «Верхнесалдинский государственный казённый завод химических ёмкостей», АО «Севмаш», АО «Центр технологии судостроения и судоремонта», ОКБ «Электроавтоматика» им. П.А. Ефимова, АО «Салаватский химический завод», НИИ технических систем «Синвент», АО «Институт реакторных материалов», АО «Казанский НИИ авиационных технологий», ММЗ «АВАНГАРД», АО «РТИ», Конструкторского бюро специального машиностроения и других компаний. 

Фото: пресс-служба ЦЭРС.