AlgoWiki - открытая энциклопедия свойств алгоритмов

Каждый день мы читаем заголовки вроде "Суперкомпьютер помог создать лекарство от депрессии", или "Магнитные поля Земли смоделируют на суперкомпьютере", или "Суперкомпьютер «Ломоносов» позволил рассчитать параметры плавления ДНК". Действительно, сфера применения суперкомпьютеров невероятно расширилась. Но для решения самых разных задач нужны алгоритмы. Чтобы разобраться в их многообразии была создана энциклопедия алгоритмов AlgoWiki. О самом проекте и будущем суперкомпьютерных технологий — наша беседа с Александром Антоновым.

— Чем занимается ваша лаборатория в НИВЦ МГУ?

— Лаборатория параллельных информационных технологий занимается сопровождением суперкомпьютерного комплекса МГУ. Сотрудники осуществляют администрирование, настройку, обеспечение пользователей программными инструментами и различными инструментальными средствами для анализа производительности. Наша группа в частности работает над несколькими информационными проектами.

— Поговорим подробнее об одном из них — платформе AlgoWiki. Перед нашей беседой я зашла на этот ресурс. Пусть я не специалист, но даже мне платформа показалась очень удобной и структурированной. Как родилась идея создания AlgoWiki?

— Проект стартовал в 2014 году. Мы хотели создать сайт, в котором были бы описаны математические алгоритмы в рамках единой структуры. Идея была в том, чтобы организовать вокруг него некое сообщество людей, которые дополняли бы сайт. Пока наша цель не достигнута до конца. Но мы стремимся к этому и продолжаем развивать проект.

— Какие главные задачи стоят перед платформой?

— Основная задача связана с описанием алгоритмов, их свойств на основе параллелизма. Тут нужно отметить, что практически все вычислительные платформы в той или иной степени являются параллельными. Степень параллелизма будет только расти. Неважно, говорим ли мы о суперкомпьютерах, или приложениях для мобильных устройств — свойства остаются неизменными. И мы бы хотели описать их в нашей энциклопедии.

— Насколько большая команда работает над проектом?

— В течение пяти лет нас поддерживал Российский научный фонд. Пока у нас был такой источник финансирования, нам удавалось привлекать достаточно большое количество специалистов из МГУ, Института прикладной математики имени М.В. Келдыша РАН, Института вычислительной математики имени Г.И. Марчука РАН, из других ведущих российских вузов.

Когда финансирование по проекту закончилось, мы надеялись, что проект будет развиваться самостоятельно. Но, к сожалению, пока мало примеров, когда люди со стороны описывали бы те или иные алгоритмы. Чаще всего, это делается силами наших сотрудников, либо непосредственно теми, кого мы уже привлекали. Сегодня на постоянной основе  над проектом работают от 5 до 10 человек. Время от времени мы привлекаем значительно больше специалистов, когда чувствуем в этом необходимость.

— Сотрудничали ли вы с коллегами из других стран?

— Руководителем нашего проекта был американский специалист Джек Донгарра. Он считается человеком №1 в мире суперкомпьютерных технологий. Профессор Донгарра несколько лет работал в нашей лаборатории и был руководителем проекта при поддержке РНФ.

С Джеком мы продолжаем общаться и сегодня. Он консультирует нас, отвечает на важные вопросы, в чем-то помогает. Хотя формально в команду уже не входит.

— Есть ли данные о том, сколько посетителей в среднем посещает ваш ресурс?

— Мы обращаем внимание не столько на посещение сайта, сколько общую цитируемость энциклопедии. Если вы начнете искать информацию об алгоритмах в любом популярном поисковике, то AlgoWiki почти наверняка будет на первый строчках.

Кроме того, мы действительно отслеживаем посещения. Практически ежедневно на сайт заходят несколько сотен уникальных пользователей из разных стран мира. Энциклопедия пока представлена на русском языке, и некоторые алгоритмы описаны также на английском.  

— Как часто появляются новые алгоритмы на платформе?

— Инициатива может исходить от нас — коллектива проекта, а также от любого специалиста, который хочет поделиться своими наработками или эффективным алгоритмом.

Важно то, что каждая статья проходит научное рецензирование. В отличие от Wikipedia, мы не выкладываем страницы в общий доступ, пока они не будут утверждены редактором.

— А в целом, как часто в мире вычислительных технологий появляются новые алгоритмы?

— Можно сказать, что алгоритмы разрабатываются постоянно. Это связано с появлением новых задач. В какой-то момент мы поняли, что будет неправильно описывать в нашей энциклопедии только алгоритмы. Команда проекта стала описывать, в том числе, и решаемые задачи.

Кроме того, в математике принято вводить промежуточный этап между задачей и алгоритмом — метод решения. Потому в AlgoWiki появился еще и этот промежуточный этап описания. Сформировалась иерархия: задача — метод — алгоритм —реализация для конкретного компьютера. Сегодня все описания идут в рамках этой цепочки.

Помимо новых задач, появляются и новые вычислительные платформы. Для каждой нужна своя реализация, а значит и алгоритмы. Поэтому появляются как новые алгоритмы, так и обновляются и видоизменяются уже известные под нужды новых платформ.

— Ваши студенты пользуются энциклопедией?

— Да, конечно. Помимо этого мы используем ее  в тех курсах, которые читаем на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ. Студенты получают задания с использованием AlgoWiki: они либо описывают алгоритмы, либо анализируют их свойства.

— К чему вы стремитесь сегодня в рамках проекта?

— Сейчас мы выиграли новый грант Российского научного фонда. Как я уже сказал, алгоритмы предполагают описание их реализации для конкретных вычислительных платформ. Сейчас команда проекта собирает результаты тестирования алгоритмов на различных типах компьютеров. Наши пользователи прогоняют их на доступных им устройствах и заносят данные в AlgoWiki.

Помимо этого существует всем известный проект рейтингов суперкомпьютеров в России — ТОП-50. На протяжении многих лет лаборатория собирала данные о самых мощных суперкомпьютерах в нашей стране. Возникла идея объединить два проекта в один, тем самым создав единую систему рейтингов и алгоритмов.

Важно привлекать сюда как можно больше специалистов. Одной группе не под силу это сделать самостоятельно.

— В каких направлениях будут развиваться суперкомпьютерные технологии?

— Сложно предсказать, в каком направлении будут развиваться вычислительные технологии в будущем. Сейчас большие надежды возлагаются на графические процессоры. Многие современные суперкомпьютеры их уже используют для ускорения вычислений.

Помимо этого у суперкомпьютеров появляется всё больше вычислительных ядер. Уже сегодня некоторые рекордсмены объединяют миллионы ядер. Некоторые специалисты пророчат, что в будущем их будет несколько миллиардов. При этом сами ядра не становятся мощнее. Следовательно, появляется необходимость решать задачи, которые разбиваются на миллионы и миллиарды маленьких частей. Если говорить о верхушке суперкомпьютерного мира, то всё движется в этом направлении.

В принципе в эту же сторону стремятся и остальные вычислительные устройства, даже смартфоны.

— При этом в основе всего все равно остается метод параллелизма?

— Верно. Это базовое свойство алгоритмов — наличие параллелизма в их информационной структуре.

— Как вы думаете, будет ли развиваться сфера применения квантовых компьютеров?

— Я давно интересуюсь квантовыми компьютерами, хоть и не являюсь специалистом. На данный момент уже есть несколько алгоритмов, которые могут эффективно работать на квантовых компьютерах.

Поэтому главная задача, стоящая перед научным сообществом, связана не с построением самого квантового компьютера, а с тем, чтобы научиться решать на них массовые алгоритмы — те, которые нужны людям. Если это удастся, то квантовые компьютеры могут стать перспективным направлением и опередить традиционные суперкомпьютеры во многих областях науки и техники. Когда это произойдет — сказать сложно. Но само направление — крайне перспективное.

— Мы живем в такой реальности, когда нас повсюду окружают цифровые устройства: телефоны, смартфоны, ноутбуки и суперкомпьютеры. Вы, насколько я знаю, часто проводите экскурсии по суперкомпьютерному комплексу для детей и подростков, которые как раз растут в этой реальности. Какие они задают вопросы, например, о будущем или о самой технике? Что их привлекает больше всего?

— Это сильно зависит от тех, кто приходит на экскурсии. У старшеклассников, например, интерес — практический. Как поступить? Сколько баллов необходимо набрать на ЕГЭ? Поэтому суперкомпьютеры отходят на второй план.

Школьники младших классов очень живо интересуется самой техникой. Зачастую, они уже в курсе существования многих современных технологий — слышали про графические процессоры, про способы их использования.

— Как вы работаете в режиме самоизоляции? Не мешает ли это научной деятельности?

— Для нас этот переход достаточно прост, по сравнению с людьми других профессий. Доступ к системам есть всегда. Поэтому сейчас мы в основном занимаемся написанием научных статей и отчетов.

Источник: scientificrussia.ru

Комментарии: