Графический процессор вашего домашнего компьютера выполняет сумасшедшее количество вычислений, заставляя "жить своей жизнью" какого-нибудь Кибердемона из игры Doom. Но ученые уже достаточно давно используют вычислительные мощности графических ускорителей для проведения всевозможных научных расчетов. Своего рода рекорд установили российские ученые-физики, которые при помощи обычного компьютера, оснащенного графическим ускорителем Nvidia потребительского класса, решили весьма и весьма сложную задачу всего за 15 минут, в то время как достаточно мощному суперкомпьютеру для решения такой системы уравнений, требуется от двух до трех дней.
Графические процессоры имеют в своем составе множество вычислительных узлов, которые, работая параллельно, выполняют большее количество вычислений, чем центральный процессор за это же самое время. Исследователи из Московского государственного университета имени Ломоносова задались целью, могут ли устройства потребительского класса составить конкуренцию суперкомпьютерам в ситуациях, когда вычислительные задачи очень хорошо поддаются распараллеливанию.
Графический процессор занимался расчетами уравнений рассеивания частиц, описывающих сложное взаимодействие нескольких квантовых частиц. Когда в таких расчетах фигурирует три или большее количество этих частиц, уравнения становятся очень сложными, они описываются таблицами, содержащими сотни и даже тысячи строк и столбцов. И, как оказалось в реальности, при правильном подходе к программированию данной задачи, графический процессор может решить ее очень быстро и эффективно.
"Мы получили скорость, о которой нельзя было даже и мечтать" - рассказывает Владимир Кукулин, руководитель исследовательской группы, - "Программа произвела вычисления 260 миллионов сложных двойных интегралов на обычном компьютере всего за три секунды. Моему коллеге из университета Бохума в Германии для проведения подобных расчетов потребовалось на проведение полного цикла расчетов два дня работы одного из самых мощных германских суперкомпьютеров архитектуры BlueGene. Мы же произвели все эти расчеты всего за 15 минут, потратив на это менее 10 центов, ушедших на оплату электроэнергии".
Графические процессоры, использованные российскими учеными, можно приобрести в розничных торговых сетях по стоимости от 300 до 500 американских долларов. Такое "бремя" намного легче для бумажника любой научной организации, чем сотни миллионов долларов, требующихся на приобретение суперкомпьютера. И, несмотря на то, что подобные процессоры присутствуют на рынке уже порядка 10 лет, их возможности были по-настоящему оценены лишь в последние годы.
"Наша работа открывает абсолютно новые способы проведения анализа ядерных и химических резонансных реакций" - рассказывает Кукулин, - "Точно такие же методы могут быть использованы для решения тяжелых задач из области физики плазмы, электродинамики, геофизики, медицины и ряда других областей науки и техники. В ближайшее время мы планируем открыть своего рода учебные курсы, где исследователи из различных учреждений, не имеющих доступа к суперкомпьютерам, смогут обучаться производить тяжелые расчеты и на обычных компьютерах".
