Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка перспективных масштабируемых суперкомпьютерных систем в нейросетевом логическом базисе для эффективного решения сложных задач научно-технологического комплекса

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.514.11.4054
Организация
ОАО "НИИАА"
Руководитель работ
Галушкин Александр Иванович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
7 млн
Внебюджетные средства
1,5 млн

Создание научно-технического задела в области разработки и создания суперкомпьютерных систем новых поколений, опережающих традиционные кластерные решения по технико-экономическим показателям при решении актуальных задач науки и промышленности

Соисполнители

Организация
ИнтерЭВМ

Предложения

Акустооптоэлектронные процессоры для оптоэлектронных систем обработки информации
Тема
Акустооптоэлектронные процессоры для оптоэлектронных систем обработки информации
Исследование и выработка предложений по структурной организации и алгоритмам функционирования высокоскоростных коммуникационных сетей перспективных суперкомпьютеров
Тема
Исследование и выработка предложений по структурной организации и алгоритмам функционирования высокоскоростных коммуникационных сетей перспективных суперкомпьютеров
Входящий номер
836
Организация
ОАО "НИЦЭВТ"
Руководитель организации-инициатора
Михеев Вячеслав Алексеевич
 Показать еще 6 предложений
 Скрыть другие предложения

Этапы проекта

1
18.05.2007 - 31.07.2007
1. Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме.
В отличии от традиционных подходов повышения производительности вычислителей, основанных, в основном, на использование традиционных последовательных архитектур, предлагаемые решения базируются на новых логических основах вычислений и новых аппаратных решениях, специально ориентированных на реализацию нейросетевых алгоритмов. Нейросетевые технологии предлагают реализацию параллельных алгоритмов рассматриваемых классов задач, а новые средства аппаратной поддержки изначально ориентируются на реализацию подобных алгоритмов. За счет новой алгоритмической базы и новых архитектурных решений технических средств возможно создание суперкомпьютерных систем новых поколений, опережающих традиционные кластерные решения по технико-экономическим показателям при решении актуальных задач науки и промышленности.
Однако, как показывает практическое применение нейросетевых алгоритмов, наибольшего эффекта возможно достичь при реализации достаточно сложных задач. При этом, как показывает зарубежный опыт, для достижения масштабируемой производительности, наиболее целесообразно использовать элементную базу на ПЛИС, а для моделирования нейросетевых алгоритмов – графические платы. Кроме того, как показал опыт разработчиков при решении реальных инженерных задач, для реализации нейросетевых алгоритмов возможно использование как кластерных конфигураций, так и специализированных графических ускорителей на рабочих станций для задач средней сложности.
  Целью данного этапа работы было проведение анализа задач, адекватных к решению в нейросетевым логическом базисе и оценка основных аппаратных решений для реализации нейроалгоритмов и достижения масштабируемой производительности.
Разработке супернейрокомпьютеров на базе ПЛИС за рубежом уделяется огромное внимание. У нас в стране эта тематика является новой и в полном объеме не решенной. При этом, чрезвычайно редко встречаются серьезные нейросетевые постановки сложных задач.
В соответствии с этим был проведен анализ особенностей сложных задач научно-технологического комплекса, предлагаемых к реализации. Анализ подобных «потоковых» задач позволяет выделить среди них задачи, требующие как аппаратной поддержки с целью ускорения вычислений на рабочих станциях, так и использования полностью аппаратной поддержки в виде супернейрокомпьютера.
2. Рассмотрены различные варианты специализированных аппаратных ускорителей нейросетевых алгоритмов в составе многомашинных вычислительных комплексов как прототипов нейроплат супернейрокомпьютера. Анализ конкретных архитектурно-структурных решений программно-аппаратной поддержки реализации выделенных задач позволяет выделить среди них несколько вариантов, позволяющих получать масштабируемую производительность при сохранении программной преемственности, что наиболее адекватно отечественным условиям.
3. Подготовлен отчет по патентным исследованиям.
9. Составлен промежуточный отчет
В процессе выполнения этапа работы были достигнуты следующие программные индикаторы, предусмотренные п.6 Технического задания.
- выполнено прикладных разработок по приоритетным направлениям научно-технологического развития, соответствующих или превосходящих мировой уровень (И1.3.1.): --
- опубликовано в научных российских изданиях работ, содержащих информацию о результатах интеллектуальной деятельности, полученных в рамках выполнения работ (И1.3.2): 1;
- получено патентов (свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ), в том числе международных, на результаты интеллектуальной деятельности, созданной в рамках выполнения работы (И1.3.3): --
- защищено диссертаций на соискание ученых степеней (И1.3.4) --
Развернуть
2
01.08.2007 - 07.12.2007
• Проведено исследование архитектур специализированных графических плат для аппаратной реализации фрагмента нейронной сети.
• На основе анализа схемно-технических решений сделан обоснованный выбор графической платы GeForce G80 компании nVidia, ориентированной на научные и инженерные применения, в том числе и нейросетевые расчеты, Проведено исследование возможных структурно-архитектурных решений реализации нейрочипов и нейроплат на ПЛИС и обосновывается выбор модуля отечественного производства SAMC-009 на базе ПЛИС Virtex 5 LX330.
• На основе проведенных исследований предлагается использовать модуль SAMC-009 и графплату GeForce G80 в качестве вычислительного ядра как для супернейрокомпьютера, так и в качестве аппаратного ускорителя в составе рабочих станций.
• На основе анализа инструментальных средств проектирования нейрочипов и нейроплаты на ПЛИС и проведения тестовых прогонов обосновывается выбор системы Xilinx Foundation ISE 9.1 SP4 и выше для проведения проектирования, программирования, отладки, экспериментальных расчетов, тестирования модулей разрабатываемого супернейрокомпьютера с учетом различного рода ограничений.
• Проведено исследование по анализу возможных технологических цепочек проектирования нейросетевых алгоритмов для реализации на супернейрокомпьютере и разработана общая методика решения инженерных задач в нейросетевом логическом базисе с учетом их реализации на разрабатываемых аппаратных средствах.
• Проведены исследования и разработаны нейросетевые алгоритмы реализации задач обработки больших объемов текстовой информации, задач аэродинамики, задач экстраполяции функции и задач обработки сигналов с учетом их реализации как на выбранных аппаратных средствах, так и на супернейрокомпьютере в дальнейшем.
• Сформулированы возможные нейросетевые парадигмы решения сложных задач научно-технологического комплекса с учетом их выполнения на различных аппаратных средствах.
• На основе проведенных исследований получено сопоставление ожидаемых показателей производительность/стоимость специализированных кластерных конфигураций и проектируемых нейроплат с традиционными алгоритмами и способами их реализации на классических архитектурах.
• Выполнен расчет ориентировочной экономической эффективности от внедрения создаваемых средств с ожидаемыми показателями НИР на основе научного прогнозирования на время разработки, освоения и срока морального старения выпускаемой продукции.
• Подготовлен отчет по патентным исследованиям.
• Подготовлен отчет по реализации мероприятий по достижению технико-экономических показателей (п. 6 Технического задания).
• Составлен промежуточный отчет.
Развернуть
3
01.01.2008 - 31.10.2008
• Разработаны и изготовлены макеты нейрочипов и нейроплат, включая организацию вычислительного процесса на нейроплате,
• Определена функциональная структура системного и прикладного программного обеспечения нейроплаты,
• Разработаны структурные решения нейроблока как прототипа суперкомпьютера,
• Разработаны экспериментальные варианты вычислительных комплексов (ПК и кластерные конфигурации) с использованием специализированных графических плат и плат на ПЛИС,
• Создан экспериментальный образец программного комплекса, предназначенного для организации вычислительного процесса
• Разработана модульная линейка экспериментальных образцов вычислительных модулей масштабируемой производительности в нейросетевом логическом базисе,
• Проведена оценка временных параметров реализации конкретных задач с использованием нейроплат на базе графических процессоров и ПЛИС в различных вычислительных структурах,
• Разработана программная документация на программный комплекс в соответствии с п. 4.4 Технического задания
• Разработана программа и методика экспериментальных испытаний, в соответствии с которой проведены экспериментальные испытания программного комплекса,
• Проведено обобщение результатов предыдущих этапов работ. Выполнена оценка полноты решения задач и эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем,
• Разработан проект технических требований, включая ТЗ, на проведение ОКР по разработке нейросетевого вычислителя масштабируемой производительности в нейросетевом логическом базисе с реконфигурируемой архитектурой на ПЛИС для решения сложных плохо формализуемых задач,
• Проведена оценка возможности создания конкурентоспособных вычислительных модулей на ПЛИС широкой производительности для решения сложных задач в нейросетевом логическом базисе,

• Подготовлен отчет за 3-й этап (итоговый),
Подготовлен отчет по патентным исследованиям.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.4 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела по перспективным технологиям в области информационно-телекоммуникационных систем
Продолжительность работ
2011 - 2012, 12 мес.
Бюджетные средства
3 млн
Организация
ИЦиГ СО РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2009 - 2011, 24 мес.
Бюджетные средства
10 млн
профинансировано
Тема
Разработка перспективных суперкомпьютерных систем для решения актуальных задач научно-технологического комплекса
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
14 млн
Количество заявок
5
Тема
Создание в интересах промышленности и научных организаций высокоэффективного многопользовательского программного комплекса решения наукоемких оптимизационных газодинамических задач с использованием суперкомпьютерной вычислительной техники
Продолжительность работ
2011 - 2013, 26 мес.
Бюджетные средства
110 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка суперкомпьютерных технологий бессеточного моделирования течений вязкой жидкости для решения сопряженных задач взаимодействия систем упруго связанных тел с потоками сплошной среды.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 25 мес.
Бюджетные средства
29,4 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание комплекса пакетов прикладных программ для моделирования сложных научных и промышленных задач на суперкомпьютерных системах терафлопного уровня и в распределенных вычислительных средах.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
2
Тема
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области информационно-телекоммуникационных систем для решения задач Технологической платформы "Перспективные технологии возобновляемой энергетики".
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
24 млн
Количество заявок
8