Ўзбекистонга суперкомпьютер нега керак?

Жорий йил март ойида дунёдаги етакчи график процессорлар ишлаб чиқарувчиси – NVIDIA компанияси сунъий интеллектли суперкомпьютерлар (СК) учун махсус ишлаб чиқарилган А100 инқилобий чипини тақдим этди. Ҳайратланарли даражада ихчам (компания президентининг ўзи уни духовкадан олди) ва кутилмаганда қудратли (бешта шундай процессор замонавий дата-марказ ўрнини босади) бу қурилмалар 10 марта арзон ва 20 марта камроқ электр энергиясини истеъмол қилади, лекин унумдорлик ўшандай сақланиб қолади. Бундай серверларнинг ўнтаси бирлаштирилса, дунёдаги суперкомпьютерлар етакчи 500 талигига кирувчи унумдорликка эришилади.

Мен бу янгиликдан жуда қувондим. Биздагини алмаштириш керак, эскириб қолгандир, деган хаёлга бордим. Бизда, Ўзбекистонда суперкомьютер умуман йўқлигини билганимда эса, ҳайратдан ёқа ушладим!

XXI асрда ўз СКга эга бўлмаслик – бу ҳар қандай мамлакат учун кечирилмас стратегик нуқсондир.

Мана, масалан, XX асрда стратегик қуролланиш пойгаси бўлганди. Мамлакатлар ўз ядро салоҳиятини кучайтириб, ким биринчи Ойга учишига мусобақалашган. XXI асрда эса, АҚШ, Хитой, Япония, Европа ва Исроил ўртасидаги суперкомпьютерлар борасидаги стратегик пойга ҳазилакам тус олмади. Россия анча орқада, лекин кейинги пайтларда анча жадаллашиб қолган.

Гап шундаки, ўз СКга эга бўлиш – бу давлат обрўси ва иқтисодиётнинг ҲАР БИР тармоғида КЎП миллион доллар маблағни тежашдир, потенциал инвесторлар учун кучли ижобий сигнал ҳақида-ку, гапирмаса ҳам бўлади.

Неча йилдан буён бутун дунё тўртинчи саноат инқилоби марказида турибди. Қисқа қилиб айтсак, дастлаб, тахминан икки юз йил олдин, буғ машинасини ихтиро қилдилар, яна юз йилдан кейин электр кашф этилди, кейин оммавий ишлаб чиқариш пайдо бўлди, ва ниҳоят, йигирманчи аср ўрталарида – интернет юзага келди. Мана энди эса – суперкомпьютерлар, машина таълими ва сунъий интеллект. Big Data, machine learning, software engineering бўйича мутахассислар бутун дунёда ниҳоятда талабгир ва бу жиддий эҳтиёж келажакда ҳам тобора ўсиб боради.

Келинг, СК қўлланилиши соҳаларини аниқ мисолларда кўриб чиқамиз.

Нефть ва газ қазиб чиқариш

Ҳеч бир нефть-газ компанияси СКсиз ишлолмайди. Дейлик, ер остида, анча чуқурликда жойлашган нефть кони ҳақида бошланғич маълумотлар бор ва унинг ўлчами ҳамда ҳажмини моделлаштириш керак. Нефть қазиб чиқарувчи компания қаерда ва қанча чуқурликда бурғулаш кераклиги, умуман, бурғулаш зарурми-йўқлигини тасаввур қила олиши керак. Чунки адашиш мумкин эмас. Биласизми, битта қудуқни бурғулаш қанчага тушади? 3-5 миллион. Сўм эмас, доллар. Адашдингизми – пуллар ҳавога кетади. Кейингисини қазинг. Нефть топдингизми – энг ижобий ҳолатда резервуар сиғимининг тахминан 30 фоизидаги нефтни чиқара оласиз, қолгани ер остида қолаверади. Оптимизациядан кейин бу кўрсаткич 80 фоизга чиқиши мумкин.

Мана шу ерда СКда HPC (high performance computing) ёрдамга келади.

Бу тахминан мана бундай амалга оширилади (бу ерда ва кейинги жойларда ҳисоб-китоблар намуналари МДУ ҲМК факультети Суперкомпьютерлар ва квант информатикаси кафедраси мудири В.В. Воеводин маърузаларидан олинган): резервуар томонлари 100 нуқтали куб шаклида тасаввур қилинади. Ҳар бир нуқта бир неча функцияларни ҳисоблаб топишни талаб қилади. Ҳарорат, тезлик, босим, концентрация, нефтнинг алоҳида фракцияларининг кимёвий-физик хусусиятлари – ҳар бир нуқтага 5-20 та функция тўғри келади. Функцияларни ҳисоблаб чиқиш чизиқсиз тенгламани ечишни тақозо қилади – бу ҳар бир тенглама учун 500 та арифметик амал дегани. Тенгламаларнинг ҳаммаси ечилди, яхшигина статистик манзарага эга бўлдик. Энди вақт бўйича моделлаштириш керак бўлади, айтайлик, яхши динамик манзара олиш учун вақт бўйича 500-1000 қадам. Қанча ҳисоб-китоб керак? Келинг, ҳисоблаб кўрайлик:

100* 100*100 нуқта * 10 та функция * 500 та амалиёт* 500 та вақт қадами = 2.5*10¹² та арифметик амал.

Буни фақат СКгина уддалай олади.

Бундай ҳисоб-китоблар бизнинг нефть-газ саноатимиз учун керакми? Керак бўлганда қандоқ! Нефть қазиб чиқаришни қандайдир ярим фоизга оптимизациялаш – бу миллионлаб доллар тежаш дегани.

Йирик корпорациялар, қоидага кўра, нимага пул тикишни яхши биладилар. Масалан, 2018 йилда Италиянинг ENI энергетика компанияси 22 петафлопс қудратига эга СК сотиб олган, бу 500 та етакчи суперкомпьютер ичида 13- ўрин дегани!

Автомобилсозлик

Ҳар бир автомобиль компанияси мунтазам равишда краш-тест ўтказиши – автомобиль конструкцияси йўловчи учун қанчалик хавфсиз эканлигини текшириши мажбурий: тўқнашувдан кейин ҳайдовчи тирик қоладими, йўқми. Ҳар бир жисмоний краш-тест жуда қимматга тушади. Датчиклик қўғирчоқлар бир марталик бўлиб, ниҳоятда қиммат. Тўқнашув тезлиги, йўловчилар сони, машина вазни ва ҳ.к.нинг турли вариантларини синаб кўриш керак бўлади. Компьютер моделини қуриш анча арзонга тушади – автомобиль спецификациясини, материаллар, компоновкани олиб, СКда тўқнашувни моделлаштириш кифоя. Юзлаб параметрларни чексиз ўзгартириб кўриш мумкин бўлади.

Формула 1 (дарвоқе, ўзбек болидига нима дейсиз?) учун аэродинамика ҳисоб-китобларини олайлик. Анъанавий шаклда бу ҳам жуда қиммат – битта моделни жойлаш учун қуриш керак бўладиган аэродинамик қувур қуришнинг нархи осмонда. СКдаги синовлар эса, аниқроқ, арзонроқ ва тезроқ бўлади, параметрларни ҳам истаганча ўзгартириш мумкин.

BMW болид дизайнида компьютер моделларини илк бор 2006 йилдаёқ қўллаганди. Бу шунчалик самарали бўлдики, энди “Формула” пойгаларида қатнашадиган БАРЧА компаниялар албатта СКдан фойдаланадилар. Қизиғи шундаки, ташкилотчилар ҳатто болидларни лойиҳалаштириш СКлари қувватига қатъий чеклов қўйдилар – бу билан янги жамоалар ҳам мусобақаларда қатнаша олишларига имконият яратдилар.

Авиация ва фазовий парвозлар

Ҳеч қайси замонавий авиасозлик компанияси СКсиз ишлай олмайди!

Замонавий авиация двигатели – бу инсоният тарихида ўйлаб топилган энг мураккаб муҳандислик конструкцияларидан биридир. Қўпол қилиб айтганда, автомобиль нархи 1 кг. учун $25. Бешинчи авлод қирувчисиники – $1000. Бешинчи авлод қирувчисининг двигатели эса, тасаввур қилиб бўлмас $5000га айланади!

Мана энди тасаввур қилинг: роса қиммат, кўп миллион долларга тушган, ниҳоятда мураккаб авиация двигатели. Муҳандислик техникасининг мўъжизаси. Чақмоғу дўлга дуч келганда унинг парраклари узилиб тушадими, йўқми – текшириш керак. Узилиб кетса, йўловчилар ўтирган самолёт фюзелажини тешиб юбормайдими? Оддийгина савол. Агар ростакам двигателда синов ўтказилса, уни кейин қайта ишлашга топшириб юборишга тўғри келади. Миллионлар ҳавога совурилади. Мана шунда яна СКда моделлаштириш ёрдамга келади.

Россиянинг «Сатурн» ИИЧБ шундай моделлашни амалга оширади. Улар айтишича, бундай моделлар учун 2.5 *10¹⁶ та амал бажарилиши керак. Бу ўн миллион миллиард арифметик амал дегани. Шахсий компьютерда уннаб кўринг. Ёки қоғозда ҳисоблаб кўринг, иккисининг натижаси бир.

Ёки аэроакустика ва аэродинамикадаги яна бир вазифа: шовқинни қандай камайтириш мумкин? Токи самолётлар аҳоли яшаш пунктлар устидан пастлаб учганда одамларни қулоғи битиб қолмасин. Осон иш эмас. Келинг, ҳисоб-китобларни кўрамиз.

Ҳаво ўраб турган қанот олинади. Хаёлий тўр чизилади – 50 млн. ячейкали. Ҳар бир ячейка меҳнатталаблиги – тахминан 20 мингта амал. Вақт қадами – 250 мингта. Қуйидагига эга бўламиз:

50* 10⁶ та ячейка * 20 * 10⁵ та амал *250 * 10³ вақт қадами = 2.5 *10¹⁶

Бу энг содда модель. Физиклар тили билан айтганда, сферавий отнинг вакуумдаги ҳаракати модели. Реал шароитга яқинлаштириш учун бу моделни мураккаблаштириш керак – парвознинг бир неча хил режимларини, ҳаво урилишининг турли бурчакларини, ҳаво оқимининг турфа тезлигини ҳисоблаб чиқиш керак. Яна ҳам мураккаблаштирамиз – механизацияли қанот, двигатель ўрнатилган қанот ва бошқалар. Натижада, талаб этиладиган ҳисоблаш қуввати 10¹⁸ та амални ташкил қилади!

Ёки, масалан, оқим турбулентлигини моделлаштириш. Турбулентлик вазфиалари кўп тармоқларда ҳал қилинади бу ҳам жуда мураккаб. 10¹⁸ та амал – ҳазил иш эмас, бунинг уддасидан фақат СК чиқади!

Фазовий техникани лойиҳалаштиришда умуман синов ўтказиб бўлмайди, фақат ҳисоблашга асосланган моделлаштириш. Ахир, қачондир бўлмасин, ўзимизнинг, ўзбек фазовий аппаратини учиришни истаймиз-ку?

Ана, NASA яқинда одамларни Марсга учиради. Кўплаб мураккаб вазифаларни моделлаштириш ва ҳал қилиш керак. Масалан, Марсга қўниш учун фазовий аппарат парашютдан фойдалана олмайди, у ерда атмосфера жуда саёз. Бунинг ўрнига, тезликни етти дақиқа ичида соатига 12000 милдан нолгача тушириш ва босим ортиб кетишидан экипаж ҳалок бўлмаслиги учун, ретроград пропульсия (ортга тортиш) қўлланилади. Бундай тормозланишни компьютерда моделлаштириш учун NASA Америкада ишлаб чиқарилган Summit суперкомпьютеридан фойдаланади.

Шамол паркларини лойиҳалаштириш

21- аср – яшил технологиялар асри. Энергияни муқобил манбалардан олиш мумкин ва зарур. Масалан, шамолдан. Шамол паркларини лойиҳалаштиришда электр энергияси ишлаб чиқаришни максималлаштириш учун турбиналарни қаерга, қандай жойлаштиришни ҳисоблаб чиқиш керак бўлади. Талаб қилинадиган қувват – 10¹⁵ та амал.

Спорт

Профессионал спорт – бу жиддий кураш бўлиб, ҳар бир миллисекунд ёки килограмм ҳал қилувчи аҳамиятга эга бўлиши мумкин. Бу ерда СК қуйидагича ишлатилади: датчиклар осиб ташланган профессионал югуради, зарба беради, курашади, ишқилиб, ўз спорти билан шуғулланади. Датчиклар ундан ахборот тўплайди. Кейин модель қурилади – ортиқча босим нуқталари ҳисоблаб топилади, кийимнинг қаерини ўзгартириш, қайси мушакларга ишлаш, қандай усуларни пишитиш кераклиги аниқланади.

Қишлоқ хўжалигида эса, анчадан буён экинлар ҳосилдорлигининг турли бошланғич параметрлар – тупроқ ва ўғитлар, атроф-муҳит ва ҳатто, маҳаллий бошқарув хусусиятларига боғлигини олдиндан аниқ айтиб берувчи компьютер моделларидан фойдаланилади.

Кинематограф – CGI  ва анимация

«Жунгли китоби» – Маугли ҳақидаги ушбу Ҳолливуд фильми деярли тўлиқлигича компьютерда чизилган. Секундига 24 та кадр. Жами 152 000 та кадр. Битта процессорда битта кадр рендеринги (чизилиши) 19 соат вақт олади. Фильм учун 30 млн процессор/соат вақт сарфланган, бу битта процессорда тинимсиз 3400 йил ишлаш дегани. 180 миллионли бюджет билан бутун дунёда қарийб бир миллиард доллар пул топдилар.

«У Ҳоливуд-да, уларга мумкин» дейдиганларга айтамиз: қўшниларимиз ҳам буни уддалашмоқда. Сўрасак, балки ўргатишлари ҳам мумкин. Ана, Россиянинг «Ломоносов-2» СКда Россиянинг «Биринчилар даври» фильми учун CGI тайёрланди.

СКни фойдали қўллаш ҳақида узоқ гапириш мумкин. Илм-фанда, тиббиётда, банк тармоғида, қишлоқ хўжалигида… Лекин бунинг учун, балки, алоҳида, мунтазам чиқувчи батафсил рукн ташкил қилган яхшироқ.

Яхшиси бошқа, оғриқли мавзу ҳақида гаплашамиз.

Мутахассисларни қандай тайёрлаш ва ушлаб қолиш керак

Хўп,- дейди ҳақли равишда ўзбек амалдори ёки инвестори,- шу суперкомпьютер аталмиш зормандани сотиб олармиз, лекин унда ким ишлайди?

Отам, физик, қизиқ воқеани сўзлаб берганди. Ҳар йили Америка илмий жамияти Америка илм-фанига улкан ҳисса қўшганларни олтин медаллар билан тақдирлайди. Мана, лауреатлар ўтирибдилар, ўзаро суҳбатлашяптилар… Улардан бири астрофизик, бошқаси математик. Иккалари ҳам… Тошкентдан экан! Бир мактабда ўқишган. 18- мактаб. Иккаласи ҳам битта физика устозида таҳсил олишган!

Бу воқеадан бир неча қизиқ хулосаларга келиш мумкин. 1) бизда иқтидорли ўқитувчилар мавжуд; 2) уларнинг ўқувчилари ажойиб мутахассислар – мукофотлар лауреатлари бўлмоқдалар; 3)… ва чет эл илм-фани ва техникасини илгарилатгани кетиб қолмоқдалар.

Охирги бандга ҳар қанча аҳамият берилса арзийди. Агар дастлабки икки банд ҳал қилса бўладиган вазифалар бўлса, учинчи банд – бу муаммо. Уни қандай ҳал қилиш мумкин?

Эътиборни… Белорусга қаратамиз, уларда нисбатан яқинда ўз самарадорлигига кўра ҳайратланарли Юксак Технологиялар Парки ишга туширилган.

Белорусь Юксак Технологиялар Парки (ЮТП) – бу бренд

ЮПТ маҳсулотларига хорижий инвесторларнинг қизиқишлари жуда юқори. Мана, интернетдан олинган бир нечта факт.

«2005 йилдан буён ЮПТда 750 дан зиёд компания рўйхатдан ўтган. ЮПТ резидентлари яратган мобил иловалардан дунёнинг 150дан ортиқ мамлакатларидаги миллиарддан зиёд киши фойдаланади. 2020 йилда IT-тармоқ, иқтисодиётга таъсирига кўра, қишлоқ хўжалиги, транспорт тармоғи ва қурилиш материаллари ишлаб чиқариш билан тенглашди”.

“2014 йилда белоруслар яратган Maps.me картографик иловасини миллиардер Алишер Усмоновнинг Россиядаги Mail.ru Group компанияси сотиб олди.

Ўша 2014 йилнинг ўзида Viber Media акцияларининг 100 фоизини япониялик миллиардер Хироси Микитанининг Rakuten компанияси $900 млн долларга харид қилди. Viber Mediaнинг R&D-марказлари ҳали ҳам Белорусда жойлашган.

Viber Media асосчилари Тальмон Марко ва Игорь Магазинник Juno такси чақириш хизмати ҳаммуассиси бўлдилар, у 2017 йилда $200 млн.га Gett компаниясига сотилди.

2016 йилда Facebook белоруслик Masquerade Technologies компаниясини – реал вақтда юзга ниқоб қўйиш учун сервис ишлаб чиқувчисини сотиб олди».

ЮПТда турли-туман компаниялар ишлайди. Маҳсулот чиқарувчилар: ўзлари ўз софтларини ишлаб чиқадилар ва кўплаб буюртмачиларга сотадилар. Аутсорсинг компаниялари: муайян буюртмачи учун софт яратадилар. R&D-марказлар: хорижий компаниялар учун тадқиқотлар ва ишланмалар тайёрлайдилар.

Бизда ўз IT-паркимиз бор, уни илгарилатиш керак. Лекин, маълум ва машҳур белорус ЮПТ турганда, инвесторларга ўзбек IT-паркининг стартапларига сармоя киритишдан нима наф? Ўзбек IT-парки қандай янги, қизиқарли, ҳайратланарли нарсани таклиф эта олади?

Бунинг жавоби оддий. Ўзбек суперкомпьютери. Белорусларда ҳозирча у йўқ.

Иккинчи масала ўта муҳим. Юқори малакали мутахассисларни қандай тайёрлашимиз, жалб қилишимиз ва ушлаб қолишимиз мумкин?

Тайёрлаш

Глобализация туфайли, ўқув материаллари ва, ҳатто, бепул маъруза қилишга тайёр олий тоифали профессорлар хизматидан фойдаланиш осон бўлиб қолди. Кўплаб етакчи университетлар, жумладан Harvard, Columbia ва UCLA кабилар, турли ихтисосликлар бўйича инглиз тилида арзон ёки, ҳатто, бепул онлайн-курслар тақдим этадилар, сертификат ва дипломлар берадилар.

Маҳаллий миқёсда олсак, Россияда Geek University мавжуд, у IT-ихтисосликларга ўқитиш бўйича чуқурлаштирилган курслар (18 ойлик) тақдим этади.

Мутахассисларни жалб қилиш ва ушлаб қолиш (Белорусь тажрибаси)

Белорусь ЮПТ компанияларига солиқ имтиёзлари берилади. Президентнинг 8- сон декрети асосида, ЮПТ резидентлари ҳар қандай корпоратив солиқдан: фойда солиғи (18%) ва ҚҚС (20%)дан озод қилинган, улар учун Пенсия жамғармасига бадал ҳисоблашнинг алоҳида шакли мавжуд, ходимлар даромад солиғини камайтирилган ставкада тўлайдилар (13% ўрнига 9%).

ЮПТдаги компаниялар қоғозбозчиликдан озод. Резидентларга хорижий фуқароларни ёллаш таомили осонлаштирилган – ЮПТда ишлаш учун кириш визасини олиш талаб қилинмайди.

Белорусь ЮПТ резидентлари масофадан ишлашлари мумкин. Парк резидентлари ЮПТнинг бош биносида офис очишлари шарт эмас, улар исталган жойда, ҳато чекка белорусь қишлоғида ҳам (агар интернет бўлса) ишлашлари мумкин. 2019 йилда Минскдан ташқарида ЮПТ резидентлари бўлган 80 та компания жойлашган, уларнинг ходимлар штати эса 4000 нафардан ортган.

Белорусь ЮПТда мутахассислар катта маош оладилар. 2019 йилнинг биринчи ярим йиллигида резидент-компания ходимларининг ўртача ойлик иш ҳақи $2400 бўлган, 2018 йил охирида $2200 бўлганди. Резидент-компанияларнинг 60 000 нафар ходимидан тақрибан 2000 нафари чет элликлар, асосан Россия, Украина ва Қозоғистондан.

Ойига $2000 – бу 20 миллион сўм деган. Ёш ўзбек йигит-қизлари, кечаги талабалар учун бу ажойиб иш ҳақи! Бу пулга ўзимизда ҳам яхши ҳаёт кечирса бўлади. Ота-онадан нарида, нотаниш юртларда яшагандан кўра, олдин уйланиш (турмушга чиқиш), бу ерда ишлаб кўриш керак, у ёғига бир гап бўлар.

Ёш мутахассис, албатта, хорижда бир неча баробар кўп топиши мумкин, лекин бунинг учун тажриба оширишга камида бир неча йил керак бўлади, муҳими – бу даврда у кейинги авлодни ўргатишга улгуради.

Хулоса сифатида: Ўзбекистонга сунъий интеллектли замонавий суперкомпьютер ниҳоятда зарур. Унинг ёрдамида иқтисодиётнинг ҳар бир тармоғида миллионлаб долларни тежаш мумкин бўлади. Унда олий тоифали ўзбек IT-мутахассисларнинг бутун бошли авлодини ўқитиш ва иш билан таъминлаш мумкин бўлади, улар шу ерда, Ўзбекистонда, Ватанимиз равнақи йўлида меҳнат қиладилар.

Бошланишига 100 нафар иқтидорли талабани топиб, то IT-паркимизда сунъий интеллектли биринчи ўзбек суперкомпьютерини ўрнатиб, ишга туширгунимизча таклиф этилган мутахассислар раҳбарлигида хорижий материаллар асосида илм олиб туришларини ташкил этиш қийинми? Иқтисодиёт ва саноатнинг ҳар бир тармоғи эса, СКда моделлаштириш орқали ҳал қилинадиган вазифа ва муаммоларни тайёрлаб туради?

Искандар Абдуллаев, Биофизика ва бикимё институти катта илмий ходими, PhD