O‘zbekistonga superkompyuter nega kerak?

Joriy yil mart oyida dunyodagi yetakchi grafik protsessorlar ishlab chiqaruvchisi – NVIDIA kompaniyasi sun’iy intellektli superkompyuterlar (SK) uchun maxsus ishlab chiqarilgan A100 inqilobiy chipini taqdim etdi. Hayratlanarli darajada ixcham (kompaniya prezidentining o‘zi uni duxovkadan oldi) va kutilmaganda qudratli (beshta shunday protsessor zamonaviy data-markaz o‘rnini bosadi) bu qurilmalar 10 marta arzon va 20 marta kamroq elektr energiyasini iste’mol qiladi, lekin unumdorlik o‘shanday saqlanib qoladi. Bunday serverlarning o‘ntasi birlashtirilsa, dunyodagi superkompyuterlar yetakchi 500 taligiga kiruvchi unumdorlikka erishiladi.

Men bu yangilikdan juda quvondim. Bizdagini almashtirish kerak, eskirib qolgandir, degan xayolga bordim. Bizda, O‘zbekistonda superkomyuter umuman yo‘qligini bilganimda esa, hayratdan yoqa ushladim!

XXI asrda o‘z SKga ega bo‘lmaslik – bu har qanday mamlakat uchun kechirilmas strategik nuqsondir.

Mana, masalan, XX asrda strategik qurollanish poygasi bo‘lgandi. Mamlakatlar o‘z yadro salohiyatini kuchaytirib, kim birinchi Oyga uchishiga musobaqalashgan. XXI asrda esa, AQSh, Xitoy, Yaponiya, yevropa va Isroil o‘rtasidagi superkompyuterlar borasidagi strategik poyga hazilakam tus olmadi. Rossiya ancha orqada, lekin keyingi paytlarda ancha jadallashib qolgan.

Gap shundaki, o‘z SKga ega bo‘lish – bu davlat obro‘si va iqtisodiyotning HAR BIR tarmog‘ida KO‘P million dollar mablag‘ni tejashdir, potensial investorlar uchun kuchli ijobiy signal haqida-ku, gapirmasa ham bo‘ladi.

Necha yildan buyon butun dunyo to‘rtinchi sanoat inqilobi markazida turibdi. Qisqa qilib aytsak, dastlab, taxminan ikki yuz yil oldin, bug‘ mashinasini ixtiro qildilar, yana yuz yildan keyin elektr kashf etildi, keyin ommaviy ishlab chiqarish paydo bo‘ldi, va nihoyat, yigirmanchi asr o‘rtalarida – internet yuzaga keldi. Mana endi esa – superkompyuterlar, mashina ta’limi va sun’iy intellekt. Big Data, machine learning, software engineering bo‘yicha mutaxassislar butun dunyoda nihoyatda talabgir va bu jiddiy ehtiyoj kelajakda ham tobora o‘sib boradi.

Keling, SK qo‘llanilishi sohalarini aniq misollarda ko‘rib chiqamiz.

Neft va gaz qazib chiqarish 

Hyech bir neft-gaz kompaniyasi SKsiz ishlolmaydi. Deylik, yer ostida, ancha chuqurlikda joylashgan neft koni haqida boshlang‘ich ma’lumotlar bor va uning o‘lchami hamda hajmini modellashtirish kerak. Neft qazib chiqaruvchi kompaniya qaerda va qancha chuqurlikda burg‘ulash kerakligi, umuman, burg‘ulash zarurmi-yo‘qligini tasavvur qila olishi kerak. Chunki adashish mumkin emas. Bilasizmi, bitta quduqni burg‘ulash qanchaga tushadi? 3-5 million. So‘m emas, dollar. Adashdingizmi – pullar havoga ketadi. Keyingisini qazing. Neft topdingizmi – eng ijobiy holatda rezervuar sig‘imining taxminan 30 foizidagi neftni chiqara olasiz, qolgani yer ostida qolaveradi. Optimizatsiyadan keyin bu ko‘rsatkich 80 foizga chiqishi mumkin.

Mana shu yerda SKda HPC (high performance computing) yordamga keladi.

Bu taxminan mana bunday amalga oshiriladi (bu yerda va keyingi joylarda hisob-kitoblar namunalari MDU HMK fakulteti Superkompyuterlar va kvant informatikasi kafedrasi mudiri V.V. Voevodin ma’ruzalaridan olingan): rezervuar tomonlari 100 nuqtali kub shaklida tasavvur qilinadi. Har bir nuqta bir necha funksiyalarni hisoblab topishni talab qiladi. Harorat, tezlik, bosim, konsentratsiya, neftning alohida fraksiyalarining kimyoviy-fizik xususiyatlari – har bir nuqtaga 5-20 ta funksiya to‘g‘ri keladi. Funksiyalarni hisoblab chiqish chiziqsiz tenglamani yechishni taqozo qiladi – bu har bir tenglama uchun 500 ta arifmetik amal degani. Tenglamalarning hammasi yechildi, yaxshigina statistik manzaraga ega bo‘ldik. Endi vaqt bo‘yicha modellashtirish kerak bo‘ladi, aytaylik, yaxshi dinamik manzara olish uchun vaqt bo‘yicha 500-1000 qadam. Qancha hisob-kitob kerak? Keling, hisoblab ko‘raylik:

100* 100*100 nuqta * 10 ta funksiya * 500 ta amaliyot* 500 ta vaqt qadami = 2.5*1012 ta arifmetik amal.

Buni faqat SKgina uddalay oladi.

Bunday hisob-kitoblar bizning neft-gaz sanoatimiz uchun kerakmi? Kerak bo‘lganda qandoq! Neft qazib chiqarishni qandaydir yarim foizga optimizatsiyalash – bu millionlab dollar tejash degani.

Yirik korporatsiyalar, qoidaga ko‘ra, nimaga pul tikishni yaxshi biladilar. Masalan, 2018 yilda Italiyaning ENI energetika kompaniyasi 22 petaflops qudratiga ega SK sotib olgan, bu 500 ta yetakchi superkompyuter ichida 13- o‘rin degani!

Avtomobilsozlik

Har bir avtomobil kompaniyasi muntazam ravishda krash-test o‘tkazishi – avtomobil konstruksiyasi yo‘lovchi uchun qanchalik xavfsiz ekanligini tekshirishi majburiy: to‘qnashuvdan keyin haydovchi tirik qoladimi, yo‘qmi. Har bir jismoniy krash-test juda qimmatga tushadi. Datchiklik qo‘g‘irchoqlar bir martalik bo‘lib, nihoyatda qimmat. To‘qnashuv tezligi, yo‘lovchilar soni, mashina vazni va h.k.ning turli variantlarini sinab ko‘rish kerak bo‘ladi. Kompyuter modelini qurish ancha arzonga tushadi – avtomobil spetsifikatsiyasini, materiallar, komponovkani olib, SKda to‘qnashuvni modellashtirish kifoya. Yuzlab parametrlarni cheksiz o‘zgartirib ko‘rish mumkin bo‘ladi.

Formula 1 (darvoqye, o‘zbek bolidiga nima deysiz?) uchun aerodinamika hisob-kitoblarini olaylik. An’anaviy shaklda bu ham juda qimmat – bitta modelni joylash uchun qurish kerak bo‘ladigan aerodinamik quvur qurishning narxi osmonda. SKdagi sinovlar esa, aniqroq, arzonroq va tezroq bo‘ladi, parametrlarni ham istagancha o‘zgartirish mumkin.
BMW bolid dizaynida kompyuter modellarini ilk bor 2006 yildayoq qo‘llagandi. Bu shunchalik samarali bo‘ldiki, endi “Formula” poygalarida qatnashadigan BARChA kompaniyalar albatta SKdan foydalanadilar. Qizig‘i shundaki, tashkilotchilar hatto bolidlarni loyihalashtirish SKlari quvvatiga qat’iy cheklov qo‘ydilar – bu bilan yangi jamoalar ham musobaqalarda qatnasha olishlariga imkoniyat yaratdilar.

Aviatsiya va fazoviy parvozlar

Hyech qaysi zamonaviy aviasozlik kompaniyasi SKsiz ishlay olmaydi!

Zamonaviy aviatsiya dvigateli – bu insoniyat tarixida o‘ylab topilgan eng murakkab muhandislik konstruksiyalaridan biridir. Qo‘pol qilib aytganda, avtomobil narxi 1 kg. uchun $25. Beshinchi avlod qiruvchisiniki – $1000. Beshinchi avlod qiruvchisining dvigateli esa, tasavvur qilib bo‘lmas $5000ga aylanadi!

Mana endi tasavvur qiling: rosa qimmat, ko‘p million dollarga tushgan, nihoyatda murakkab aviatsiya dvigateli. Muhandislik texnikasining mo‘jizasi. Chaqmog‘u do‘lga duch kelganda uning parraklari uzilib tushadimi, yo‘qmi – tekshirish kerak. Uzilib ketsa, yo‘lovchilar o‘tirgan samolyot fyuzelajini teshib yubormaydimi? Oddiygina savol. Agar rostakam dvigatelda sinov o‘tkazilsa, uni keyin qayta ishlashga topshirib yuborishga to‘g‘ri keladi. Millionlar havoga sovuriladi. Mana shunda yana SKda modellashtirish yordamga keladi.

Rossiyaning «Saturn» IIChB shunday modellashni amalga oshiradi. Ular aytishicha, bunday modellar uchun 2.5 *1016 ta amal bajarilishi kerak. Bu o‘n million milliard arifmetik amal degani. Shaxsiy kompyuterda unnab ko‘ring. Yoki qog‘ozda hisoblab ko‘ring, ikkisining natijasi bir.

Yoki aeroakustika va aerodinamikadagi yana bir vazifa: shovqinni qanday kamaytirish mumkin? Toki samolyotlar aholi yashash punktlar ustidan pastlab uchganda odamlarni qulog‘i bitib qolmasin. Oson ish emas. Keling, hisob-kitoblarni ko‘ramiz.

Havo o‘rab turgan qanot olinadi. Xayoliy to‘r chiziladi – 50 mln. yacheykali. Har bir yacheyka mehnattalabligi – taxminan 20 mingta amal. Vaqt qadami – 250 mingta. Quyidagiga ega bo‘lamiz:

50* 106 ta yacheyka * 20 * 105 ta amal *250 * 103 vaqt qadami = 2.5 *1016

Bu eng sodda model. Fiziklar tili bilan aytganda, sferaviy otning vakuumdagi harakati modeli. Real sharoitga yaqinlashtirish uchun bu modelni murakkablashtirish kerak – parvozning bir necha xil rejimlarini, havo urilishining turli burchaklarini, havo oqimining turfa tezligini hisoblab chiqish kerak. Yana ham murakkablashtiramiz – mexanizatsiyali qanot, dvigatel o‘rnatilgan qanot va boshqalar. Natijada, talab etiladigan hisoblash quvvati 1018 ta amalni tashkil qiladi!

Yoki, masalan, oqim turbulentligini modellashtirish. Turbulentlik vazfialari ko‘p tarmoqlarda hal qilinadi bu ham juda murakkab. 1018 ta amal – hazil ish emas, buning uddasidan faqat SK chiqadi!

Fazoviy texnikani loyihalashtirishda umuman sinov o‘tkazib bo‘lmaydi, faqat hisoblashga asoslangan modellashtirish. Axir, qachondir bo‘lmasin, o‘zimizning, o‘zbek fazoviy apparatini uchirishni istaymiz-ku?

Ana, NASA yaqinda odamlarni Marsga uchiradi. Ko‘plab murakkab vazifalarni modellashtirish va hal qilish kerak. Masalan, Marsga qo‘nish uchun fazoviy apparat parashyutdan foydalana olmaydi, u yerda atmosfera juda sayoz. Buning o‘rniga, tezlikni yetti daqiqa ichida soatiga 12000 mildan nolgacha tushirish va bosim ortib ketishidan ekipaj halok bo‘lmasligi uchun, retrograd propulsiya (ortga tortish) qo‘llaniladi. Bunday tormozlanishni kompyuterda modellashtirish uchun NASA Amerikada ishlab chiqarilgan Summit superkompyuteridan foydalanadi.

Shamol parklarini loyihalashtirish

21- asr – yashil texnologiyalar asri. Energiyani muqobil manbalardan olish mumkin va zarur. Masalan, shamoldan. Shamol parklarini loyihalashtirishda elektr energiyasi ishlab chiqarishni maksimallashtirish uchun turbinalarni qaerga, qanday joylashtirishni hisoblab chiqish kerak bo‘ladi. Talab qilinadigan quvvat – 1015 ta amal.

Sport

Professional sport – bu jiddiy kurash bo‘lib, har bir millisekund yoki kilogramm hal qiluvchi ahamiyatga ega bo‘lishi mumkin. Bu yerda SK quyidagicha ishlatiladi: datchiklar osib tashlangan professional yuguradi, zarba beradi, kurashadi, ishqilib, o‘z sporti bilan shug‘ullanadi. Datchiklar undan axborot to‘playdi. Keyin model quriladi – ortiqcha bosim nuqtalari hisoblab topiladi, kiyimning qaerini o‘zgartirish, qaysi mushaklarga ishlash, qanday usularni pishitish kerakligi aniqlanadi.

Qishloq xo‘jaligida esa, anchadan buyon ekinlar hosildorligining turli boshlang‘ich parametrlar – tuproq va o‘g‘itlar, atrof-muhit va hatto, mahalliy boshqaruv xususiyatlariga bog‘ligini oldindan aniq aytib beruvchi kompyuter modellaridan foydalaniladi.

Kinematograf – CGI  va animatsiya

«Jungli kitobi» – Maugli haqidagi ushbu Hollivud filmi deyarli to‘liqligicha kompyuterda chizilgan. Sekundiga 24 ta kadr. Jami 152 000 ta kadr. Bitta protsessorda bitta kadr renderingi (chizilishi) 19 soat vaqt oladi. Film uchun 30 mln protsessor/soat vaqt sarflangan, bu bitta protsessorda tinimsiz 3400 yil ishlash degani. 180 millionli byudjet bilan butun dunyoda qariyb bir milliard dollar pul topdilar.

«U Holivud-da, ularga mumkin» deydiganlarga aytamiz: qo‘shnilarimiz ham buni uddalashmoqda. So‘rasak, balki o‘rgatishlari ham mumkin. Ana, Rossiyaning «Lomonosov-2» SKda Rossiyaning «Birinchilar davri» filmi uchun CGI tayyorlandi.

SKni foydali qo‘llash haqida uzoq gapirish mumkin. Ilm-fanda, tibbiyotda, bank tarmog‘ida, qishloq xo‘jaligida… Lekin buning uchun, balki, alohida, muntazam chiquvchi batafsil rukn tashkil qilgan yaxshiroq.

Yaxshisi boshqa, og‘riqli mavzu haqida gaplashamiz.

Mutaxassislarni qanday tayyorlash va ushlab qolish kerak

Xo‘p,- deydi haqli ravishda o‘zbek amaldori yoki investori,- shu superkompyuter atalmish zormandani sotib olarmiz, lekin unda kim ishlaydi?

Otam, fizik, qiziq voqyeani so‘zlab bergandi. Har yili Amerika ilmiy jamiyati Amerika ilm-faniga ulkan hissa qo‘shganlarni oltin medallar bilan taqdirlaydi. Mana, laureatlar o‘tiribdilar, o‘zaro suhbatlashyaptilar… Ulardan biri astrofizik, boshqasi matematik. Ikkalari ham… Toshkentdan ekan! Bir maktabda o‘qishgan. 18- maktab. Ikkalasi ham bitta fizika ustozida tahsil olishgan!

Bu voqyeadan bir necha qiziq xulosalarga kelish mumkin. 1) bizda iqtidorli o‘qituvchilar mavjud; 2) ularning o‘quvchilari ajoyib mutaxassislar – mukofotlar laureatlari bo‘lmoqdalar; 3)… va chet el ilm-fani va texnikasini ilgarilatgani ketib qolmoqdalar.

Oxirgi bandga har qancha ahamiyat berilsa arziydi. Agar dastlabki ikki band hal qilsa bo‘ladigan vazifalar bo‘lsa, uchinchi band – bu muammo. Uni qanday hal qilish mumkin?

E’tiborni… Belorusga qaratamiz, ularda nisbatan yaqinda o‘z samaradorligiga ko‘ra hayratlanarli Yuksak Texnologiyalar Parki ishga tushirilgan.

Belorus Yuksak Texnologiyalar Parki (YuTP) – bu brend 

YuPT mahsulotlariga xorijiy investorlarning qiziqishlari juda yuqori. Mana, internetdan olingan bir nechta fakt.

«2005 yildan buyon YuPTda 750 dan ziyod kompaniya ro‘yxatdan o‘tgan. YuPT rezidentlari yaratgan mobil ilovalardan dunyoning 150dan ortiq mamlakatlaridagi milliarddan ziyod kishi foydalanadi. 2020 yilda IT-tarmoq, iqtisodiyotga ta’siriga ko‘ra, qishloq xo‘jaligi, transport tarmog‘i va qurilish materiallari ishlab chiqarish bilan tenglashdi”.

“2014 yilda beloruslar yaratgan Maps.me kartografik ilovasini milliarder Alisher Usmonovning Rossiyadagi Mail.ru Group kompaniyasi sotib oldi.

O‘sha 2014 yilning o‘zida Viber Media aksiyalarining 100 foizini yaponiyalik milliarder Xirosi Mikitanining Rakuten kompaniyasi $900 mln dollarga xarid qildi. Viber Medianing R&D-markazlari hali ham Belorusda joylashgan.

Viber Media asoschilari Talmon Marko va Igor Magazinnik Juno taksi chaqirish xizmati hammuassisi bo‘ldilar, u 2017 yilda $200 mln.ga Gett kompaniyasiga sotildi.

2016 yilda Facebook beloruslik Masquerade Technologies kompaniyasini – real vaqtda yuzga niqob qo‘yish uchun servis ishlab chiquvchisini sotib oldi».

YuPTda turli-tuman kompaniyalar ishlaydi. Mahsulot chiqaruvchilar: o‘zlari o‘z softlarini ishlab chiqadilar va ko‘plab buyurtmachilarga sotadilar. Autsorsing kompaniyalari: muayyan buyurtmachi uchun soft yaratadilar. R&D-markazlar: xorijiy kompaniyalar uchun tadqiqotlar va ishlanmalar tayyorlaydilar.

Bizda o‘z IT-parkimiz bor, uni ilgarilatish kerak. Lekin, ma’lum va mashhur belorus YuPT turganda, investorlarga o‘zbek IT-parkining startaplariga sarmoya kiritishdan nima naf? O‘zbek IT-parki qanday yangi, qiziqarli, hayratlanarli narsani taklif eta oladi?

Buning javobi oddiy. O‘zbek superkompyuteri. Beloruslarda hozircha u yo‘q.

Ikkinchi masala o‘ta muhim. Yuqori malakali mutaxassislarni qanday tayyorlashimiz, jalb qilishimiz va ushlab qolishimiz mumkin?

Tayyorlash

Globalizatsiya tufayli, o‘quv materiallari va, hatto, bepul ma’ruza qilishga tayyor oliy toifali professorlar xizmatidan foydalanish oson bo‘lib qoldi. Ko‘plab yetakchi universitetlar, jumladan Harvard, Columbia va UCLA kabilar, turli ixtisosliklar bo‘yicha ingliz tilida arzon yoki, hatto, bepul onlayn-kurslar taqdim etadilar, sertifikat va diplomlar beradilar.
Mahalliy miqyosda olsak, Rossiyada Geek University mavjud, u IT-ixtisosliklarga o‘qitish bo‘yicha chuqurlashtirilgan kurslar (18 oylik) taqdim etadi.

Mutaxassislarni jalb qilish va ushlab qolish (Belorus tajribasi)

Belorus YuPT kompaniyalariga soliq imtiyozlari beriladi. Prezidentning 8- son dekreti asosida, YuPT rezidentlari har qanday korporativ soliqdan: foyda solig‘i (18%) va QQS (20%)dan ozod qilingan, ular uchun Pensiya jamg‘armasiga badal hisoblashning alohida shakli mavjud, xodimlar daromad solig‘ini kamaytirilgan stavkada to‘laydilar (13% o‘rniga 9%).

YuPTdagi kompaniyalar qog‘ozbozchilikdan ozod. Rezidentlarga xorijiy fuqarolarni yollash taomili osonlashtirilgan – YuPTda ishlash uchun kirish vizasini olish talab qilinmaydi.
Belorus YuPT rezidentlari masofadan ishlashlari mumkin. Park rezidentlari YuPTning bosh binosida ofis ochishlari shart emas, ular istalgan joyda, hato chekka belorus qishlog‘ida ham (agar internet bo‘lsa) ishlashlari mumkin. 2019 yilda Minskdan tashqarida YuPT rezidentlari bo‘lgan 80 ta kompaniya joylashgan, ularning xodimlar shtati esa 4000 nafardan ortgan.

Belorus YuPTda mutaxassislar katta maosh oladilar. 2019 yilning birinchi yarim yilligida rezident-kompaniya xodimlarining o‘rtacha oylik ish haqi $2400 bo‘lgan, 2018 yil oxirida $2200 bo‘lgandi. Rezident-kompaniyalarning 60 000 nafar xodimidan taqriban 2000 nafari chet elliklar, asosan Rossiya, Ukraina va Qozog‘istondan.
Oyiga $2000 – bu 20 million so‘m degan. Yosh o‘zbek yigit-qizlari, kechagi talabalar uchun bu ajoyib ish haqi! Bu pulga o‘zimizda ham yaxshi hayot kechirsa bo‘ladi. Ota-onadan narida, notanish yurtlarda yashagandan ko‘ra, oldin uylanish (turmushga chiqish), bu yerda ishlab ko‘rish kerak, u yog‘iga bir gap bo‘lar.

Yosh mutaxassis, albatta, xorijda bir necha barobar ko‘p topishi mumkin, lekin buning uchun tajriba oshirishga kamida bir necha yil kerak bo‘ladi, muhimi – bu davrda u keyingi avlodni o‘rgatishga ulguradi.

Xulosa sifatida: O‘zbekistonga sun’iy intellektli zamonaviy superkompyuter nihoyatda zarur. Uning yordamida iqtisodiyotning har bir tarmog‘ida millionlab dollarni tejash mumkin bo‘ladi. Unda oliy toifali o‘zbek IT-mutaxassislarning butun boshli avlodini o‘qitish va ish bilan ta’minlash mumkin bo‘ladi, ular shu yerda, O‘zbekistonda, Vatanimiz ravnaqi yo‘lida mehnat qiladilar.

Boshlanishiga 100 nafar iqtidorli talabani topib, to IT-parkimizda sun’iy intellektli birinchi o‘zbek superkompyuterini o‘rnatib, ishga tushirgunimizcha taklif etilgan mutaxassislar rahbarligida xorijiy materiallar asosida ilm olib turishlarini tashkil etish qiyinmi? Iqtisodiyot va sanoatning har bir tarmog‘i esa, SKda modellashtirish orqali hal qilinadigan vazifa va muammolarni tayyorlab turadi?

Iskandar Abdullaev, Biofizika va bikimyo instituti katta ilmiy xodimi, PhD