Суперкомпьютер МИИТ Т-4700

Для решения ресурсоемких вычислительных задач при промышленном проектировании, стоящих перед исследователями университета, МИИТ приобрел суперкомпьютерный комплекс «Т-Платформы» МИИТ Т-4700. МИИТ Т-4700 на момент открытия стал самым мощным в России суперкомпьютером на базе процессоров AMD Opteron™ 2356 (Barcelona).

Вычислительный кластер на базе 64-х двухпроцессорных узлов Discus с четырехъядерными процессорами AMD Opteron™ (Barcelona) обеспечивает пиковую производительность 4,7 триллионов операций в секунду (Тфлопс).
Реальная производительность кластера на тесте Linpack составила 3,89 Тфлопс (83% от пиковой). В качестве интерконнекта решение использует наиболее производительную сетевую технологию InfiniBand, объединяющую суперкомпьютер с системой хранения данных и оборудованием корпоративного портала МИИТа.

Суперкомпьютер МИИТа укомплектован набором свободно распространяемых средств управления и мониторинга, а также специализированными средствами разработки и отладки приложений PGI Server от компании Portland Group.

В комплект поставки также вошли предустановленные прикладные продукты компании MSC Software Corp. для прочностных, гидро- и газодинамических расчетов, пакет для промышленного моделирования SolidWorks, а также пакеты для моделирования и оптимизации транспортных потоков PTV Vision®.

Инженерная инфраструктура

Оборудование Центра обработки данных МИИТа использует общую отказоустойчивую инфраструктуру электропитания и климатическую систему. Система бесперебойного электропитания мощностью 80 КВт поддерживает «горячую замену» основных компонентов и имеет уровень резервирования N+1, обеспечивая автономную работу оборудования под полной нагрузкой до 10 минут при сбоях электросети.

Для отвода тепла инженерами «Т-Платформы» была спроектирована модульная система охлаждения с герметичным «горячим коридором» между стойками с вычислительными узлами.

Решение имеет уровень резервирования всех компонентов N+1 и, в аварийном случае, обеспечивает поддержание температурного режима в помещении не менее 10 минут.

Центр обработки данных МИИТа также оснащен системой автоматического газового пожаротушения.

Промышленное моделирование в МИИТе: РЕСУРСОЕМКИЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ СУПЕРКОМПЬЮТЕРА

Проектирование зданий, мостов, тоннелей и подземных сооружений с помощью методов математического моделирования

На кафедрах «Строительная механика», «Мосты», «Теоретическая механика», зачастую по заказу проектных институтов и коммерческих организаций, методами математического моделирования решаются задачи проектирования зданий, мостов, тоннелей и подземных сооружений. Из недавних примеров таких работ можно упомянуть проведенную сотрудниками кафедр экспертную оценку устойчивости Живописного моста в Серебряном Бору и расчет напряженно-деформированного состояния строящегося подземного комплекса на площади Тверской заставы.

Точные расчеты устойчивости, жесткости, прочности, прогрессирующего разрушения транспортных сооружений, аэродинамические расчеты при проектировании мостов и зданий, моделирование устойчивости опор мостов к обтеканию водой требуют учета большого количества неизвестных — до 10 млн. и более. Чем меньше неизвестных учитывает расчет модели, тем менее точен весь расчет.

В условиях нехватки компьютерных ресурсов исследователи вынуждены были ограничивать расчетную схему и представлять многие детали сооружений в упрощенном виде. Например, расчет напряженно-деформированного состояния моста, использующий всего 1,3 млн. неизвестных, занимает 4 часа на 1 процессоре; при этом время решения задачи при увеличении количества неизвестных возрастает пропорционально кубу порядка, т.е. только суперкомпьютер с 1000 процессоров мог бы решить такую задачу с нужным количеством неизвестных за то же время. С другой стороны, именно точность расчета позволяет получать прямую выгоду от использования компьютерного моделирования: не использовать избыточный запас прочности в материалах и сокращать стоимость строительства, прогнозировать долговечность конструкции и планировать профилактические работы, продлевать жизненный цикл сооружений. Использование суперкомпьютера в комплекте с программными пакетами от MSC Software позволит исследователям вывести разработки на качественно новый уровень.

Динамика и прочность ходовых частей локомотивов и вагонов

На кафедре «Электрическая тяга» группа специалистов по механическому и электрическому оборудованию электроподвижного состава (электровозам и электропоездам) решает задачи, связанные с динамикой и прочностью ходовых частей локомотивов и вагонов. Элементы ходовых частей поездов при движении по железнодорожному пути подвергаются большим динамическим нагрузкам, которые многократно возрастают с увеличением скорости движения до 100 км/ч и выше. При этом появляются побочные эффекты, например возрастающий уровень шума, аэродинамическое сопротивление движению, высокочастотные вибрации. Для преодоления этих эффектов необходимы инновационные инженерные решения, разработка которых требует учета реальных характеристик материалов конструкций — без этого невозможно предсказать долговечность конструкции. Кроме того, к скоростным локомотивам и электропоездам предъявляются особые требования по безопасности локомотивной бригады и пассажиров. Эти требования должны реализовываться в устройствах пассивной защиты, для разработки которых необходимо проведение множества крэш-тестов. Например, реальное макетирование вариантов столкновений поездов с большегрузными автомобилями на железнодорожных переездах, попросту невозможно.

Для математического описания таких задач требуется учитывать миллионы переменных. В современных условиях время решения задачи является ключевым фактором для дальнейшего практического применения полученных результатов. Таким образом, ученые должны либо ограничивать математическое описание задачи, сокращая круг исследуемых взаимосвязанных процессов, либо применять высокопроизводительные вычислительные кластерные системы. Суперкомпьютер МИИТ Т-4700 позволит исследователям не поступаться качеством постановки задачи и получать точные результаты моделирования за приемлемое время.

Оптимизации управления транспортным комплексом

Помимо задач инженерного проектирования перед МИИТом стоят задачи оптимизации управления транспортным комплексом. Приобретенные пакеты PТV Vision позволяют проводить микро и макроскопическое моделирование потоков личного, общественного и грузового транспорта, пешеходного движения, настройки работы светофоров в зависимости от заданных параметров, анализа заторов и трехмерных динамических визуализаций перекрестков и развязок. В целом система позволит создавать и проигрывать комплексные сценарии развития транспортных систем в зависимости от изменения отдельных составляющих.

Суперкомпьютер МИИТ Т-4700:

Центр обработки данных в МИИТ-трижды первый: