Вычислительный центр МГУ

Вычислительный центр МГУ (ВЦ МГУ) — научно-исследовательское и образовательное подразделение Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, специализирующееся на разработке и применении методов вычислительной математики, математического моделирования, информатики и программирования. ВЦ МГУ является одним из ведущих центров России в области создания и эксплуатации суперкомпьютерных систем, а также подготовки кадров высшей квалификации по соответствующим специальностям.

История

Основание и первые годы (1950–1970-е)

История Вычислительного центра МГУ неразрывно связана с развитием кибернетики и вычислительной техники в СССР. В 1955 году на механико-математическом факультете МГУ была создана кафедра вычислительной математики, которую возглавил академик Андрей Николаевич Тихонов. Однако потребность в мощной вычислительной базе для научных расчётов привела к необходимости создания специализированного учреждения.

Официально Вычислительный центр МГУ был основан в 1959 году. Его первым директором стал академик А. Н. Тихонов. Первоначально ВЦ размещался в здании механико-математического факультета, а его основу составляли ламповые ЭВМ «Стрела» и М-20. Эти машины использовались для решения задач из области ядерной физики, космических исследований, гидродинамики и геофизики.

В 1960-е годы ВЦ МГУ стал одним из центров разработки математического обеспечения для советской космической программы. Сотрудники центра участвовали в расчётах траекторий полётов космических аппаратов, в том числе первого искусственного спутника Земли и корабля «Восток» с Юрием Гагариным.

Развитие в 1970–1980-е годы

В 1970-е годы ВЦ МГУ получил новое здание на Ленинских горах (современный адрес: Ленинские горы, д. 1, стр. 4). В этот период центр активно оснащался ЭВМ серии «БЭСМ» (БЭСМ-6) и машинами ЕС ЭВМ. На базе ВЦ были созданы первые в СССР системы автоматизированного проектирования (САПР) и пакеты прикладных программ для научных расчётов.

В 1980-е годы ВЦ МГУ стал головной организацией по разработке программного обеспечения для ряда оборонных проектов, а также для систем управления сложными технологическими процессами. В этот период в центре активно развивались методы математического моделирования в физике, химии, биологии и экономике.

Постсоветский период и современность (1990-е — настоящее время)

После распада СССР ВЦ МГУ столкнулся с проблемами финансирования и устаревания парка вычислительной техники. Тем не менее, центр сохранил кадровый потенциал и продолжил научную деятельность. В 1990-е годы началось внедрение персональных компьютеров и рабочих станций на базе процессоров Intel и операционных систем Unix.

Переломным моментом стало создание в 2008 году суперкомпьютерного комплекса МГУ. Первым суперкомпьютером, установленным в ВЦ, стал «СКИФ МГУ» (пиковая производительность около 60 Тфлопс). В 2011 году был запущен суперкомпьютер «Ломоносов» (пиковая производительность 1,7 Пфлопс), который на момент запуска входил в топ-50 самых мощных систем мира. В 2017 году введён в эксплуатацию суперкомпьютер «Ломоносов-2» (пиковая производительность 2,5 Пфлопс).

В 2021 году ВЦ МГУ был реорганизован и вошёл в состав Научно-исследовательского вычислительного центра (НИВЦ) МГУ, однако продолжает функционировать как самостоятельное научное подразделение.

Структура и направления деятельности

Научные отделы

ВЦ МГУ включает несколько научных отделов и лабораторий, специализирующихся на различных направлениях:

• Отдел вычислительной математики — разработка численных методов для решения дифференциальных и интегральных уравнений, задач оптимизации.
• Отдел математического моделирования — создание математических моделей физических, химических, биологических и экономических процессов.
• Отдел информатики и программирования — разработка алгоритмов, системного и прикладного программного обеспечения, баз данных.
• Отдел суперкомпьютерных технологий — эксплуатация и развитие суперкомпьютерного комплекса, разработка параллельных алгоритмов.
• Лаборатория компьютерной графики и визуализации — создание систем визуализации научных данных, виртуальной и дополненной реальности.

Образовательная деятельность

ВЦ МГУ является базой для подготовки студентов и аспирантов по специальностям «Прикладная математика и информатика», «Фундаментальная информатика и информационные технологии», «Математическое моделирование». На базе ВЦ функционируют кафедры механико-математического факультета, факультета вычислительной математики и кибернетики (ВМК) и других факультетов МГУ. Ежегодно центр проводит научные семинары, школы и конференции, в том числе международные.

Суперкомпьютерный комплекс

Основные системы

На 2024 год в состав суперкомпьютерного комплекса ВЦ МГУ входят следующие системы:

Применение

Суперкомпьютеры ВЦ МГУ используются для решения широкого круга задач:

• Астрофизика и космология — моделирование эволюции галактик, процессов звездообразования, расчёты гравитационных взаимодействий.
• Физика высоких энергий — обработка данных с Большого адронного коллайдера (ЦЕРН), моделирование столкновений частиц.
• Гидродинамика и аэродинамика — расчёты обтекания летательных аппаратов, моделирование турбулентности, прогнозирование погоды.
• Химия и материаловедение — квантово-химические расчёты, моделирование свойств новых материалов, дизайн лекарственных препаратов.
• Биоинформатика — анализ геномов, моделирование сворачивания белков, поиск новых биологически активных соединений.
• Экономика и социология — агентное моделирование, анализ больших данных, прогнозирование социально-экономических процессов.

Международное сотрудничество

ВЦ МГУ поддерживает научные связи с ведущими вычислительными центрами мира, включая:

• ЦЕРН (Швейцария) — участие в обработке данных экспериментов на Большом адронном коллайдере.
• Национальный центр суперкомпьютерных вычислений (Китай) — обмен опытом в области параллельных вычислений.
• Институт вычислительной математики РАН (Россия) — совместные проекты по математическому моделированию.
• Университеты Германии, Франции, Италии, Японии — совместные научные публикации и стажировки.

Известные сотрудники

За время существования ВЦ МГУ в нём работали и работают многие выдающиеся учёные:

• Андрей Николаевич Тихонов (1906–1993) — основатель и первый директор ВЦ, академик АН СССР, создатель метода регуляризации.
• Александр Андреевич Самарский (1919–1994) — академик АН СССР, специалист в области вычислительной математики, разработчик метода конечных разностей.
• Василий Иванович Агошков (род. 1946) — профессор, специалист по математическому моделированию океана и атмосферы.
• Владимир Алексеевич Садовничий (род. 1939) — ректор МГУ, академик РАН, внёсший вклад в развитие вычислительных методов в механике.

Критика и проблемы

Как и другие научные учреждения, ВЦ МГУ сталкивается с рядом проблем:

• Устаревание оборудования — несмотря на наличие суперкомпьютеров, их производительность отстаёт от мировых лидеров (например, Frontier в США или Fugaku в Японии) в 10–20 раз.
• Недостаток финансирования — бюджетные ассигнования на обновление вычислительной техники и зарплаты сотрудников часто ограничены.
• Кадровая проблема — отток молодых специалистов в коммерческий сектор (IT-компании) из-за более высоких зарплат.
• Санкционные ограничения — с 2022 года ВЦ МГУ испытывает трудности с закупкой зарубежного оборудования (процессоров, ускорителей) и программного обеспечения.

Интересные факты

• Суперкомпьютер «Ломоносов» в 2011 году был самым мощным в Восточной Европе.
• ВЦ МГУ является одним из немногих университетских вычислительных центров в мире, имеющих собственный суперкомпьютерный комплекс.
• Ежегодно через вычислительные ресурсы ВЦ МГУ проходит более 10 000 задач от исследователей из разных институтов.
• ВЦ МГУ участвовал в создании системы прогнозирования погоды для Московского региона.

Источники

• Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. — М.: Наука, 1977.
• Самарский А. А., Гулин А. В. Численные методы. — М.: Наука, 1989.
• Официальный сайт Вычислительного центра МГУ: vc.msu.ru
• Суперкомпьютерный комплекс МГУ: hpc.msu.ru
• История вычислительной техники в лицах / Под ред. В. А. Садовничего. — М.: Изд-во МГУ, 2015.
• Отчёт о деятельности НИВЦ МГУ за 2023 год.