Рабочая станция для сложных вычислений. Сборка с научным подходом

Какие задачи решают ученые в лабораториях и какие компьютеры используют для них? Чем они отличаются от готовых сборок из магазина? Подходят ли для сложных расчетов ноутбуки? Научный сотрудник лаборатории кинетики процессов горения ИХКГ СО РАН СТАНИСЛАВ ТРУБАЧЕВ рассказал «Континенту Сибири» о нюансах выбора рабочей машины для ресурсоемких задач.

Станислав, вы работаете в лаборатории СО РАН. Если в двух словах, в чем именно состоит ваша работа?

Одна из основных задач моих исследований — это снижение пожарной опасности. Я изучаю горение полимеров и механизмы снижения горючести. Численное моделирование распространения пламени позволяет глубже понять механизм горения полимеров, а значит — предсказать процесс возникновения и распространения огня и  эффективнее организовать тушение возгораний.

— А с какими именно полимерами вы работаете? И в чем опасность их горения?

— Мы работаем с полиметилметакрилатом (оргстекло), пенополиуретаном, полиформальдегидом, полиэтиленом и другими полимерами. Все они являются горючими материалами, легко воспламеняются и могут стать источниками крупных пожаров. Мы исследуем добавки в их состав антипиренов для снижения горючести и, как следствие, уменьшения пожарной опасности.

Расскажите, как именно вы изучаете горение?

— Чтобы понять механизм горения, необходимо цифровое моделирование и эксперименты. Требуется учесть скорость химической реакции и множество условий.  Задача сложная, требуются долгие и точные расчеты, которые занимают много времени — дни или даже месяцы. Для этих самых расчетов и нужна хорошая рабочая станция — компьютер с периферией.

компьютер из e2e4— А какое программное обеспечение используете для расчетов?

— Мы используем Fire Dynamics Simulator для моделирования распространения пламени по полимерам и другим твердым горючим материалам. То есть получаем распределения температуры, концентраций основных веществ в пламени, скорости распространения пламени.

Для моделирования структуры молекул и элементарных реакций, происходящих при горении в пламени, используем Orca. А для моделирования предварительно-перемешанного пламени — Ansys.

— Что именно создает такую нагрузку на вычислительную подсистему? Большой объем данных, сложные алгоритмы?

— Длительность расчетов во многом связана со сложностью уравнений, которые лежат в основе тепло-массопереноса, момента, химической кинетики. Эти уравнения необходимо решать для каждого момента времени для каждого маленького элемента сетки, на которую разбивается задача. Расчеты усложняются из-за связанности процессов, фаз горения, превращений химических веществ и скоростей реакций. Сократить время расчетов позволяет параллелизация задачи, то есть необходим многопоточный процессор.

— Подходят ли для таких задач ноутбуки или настольный компьютер — оптимальный выбор?

— Компоненты важно выбирать не «урезанные», а в ноутбуках часто используются именно такие. Они изначально ослаблены ради экономии места или снижения тепловыделения, поэтому я советую настольный компьютер. Ноутбуки весьма полезны в лаборатории для экспериментов, но не расчетов. Максимум — для подключения к кластерам.

компьютер для научных исследованийНа что обращать внимание при выборе компьютера? Чем может грозить неправильный выбор комплектующих или неправильная сборка?

— Как я уже говорил, для научных расчетов важно, чтобы процессор был многопоточным. Например, Intel Core i7-10700F с 8 ядрами и 16 потоками или AMD Ryzen 9 5900 (12 ядер, 24 потока). Оперативная память — от 32 Гб, она важна при параллельной работе: моделировании, расчетах и работе с документами. Два накопителя: быстрый SSD объемом не менее 400Gb — под систему и рабочую среду и более емкий HDD — для хранения экспериментальных данных. Сверхмощной видеокарты для моих задач не требуется, достаточно NVIDIA GeForce GTX 1650 4Gb, чтобы выводить данные на несколько мониторов.

Самое безобидное, что может случиться при неправильном подборе — скорость такого компьютера будет ограничена самым слабым компонентом. Грубо говоря, если процессор поставили мощный, а оперативной памяти мало, он будет работать вполсилы. Или если вы решили сэкономить на SSD и поставить операционную систему на обычный жесткий диск. Лично я с такими случаями не сталкивался – если что-то выбираю, то в связке: процессор, подходящий к нему чипсет, память, накопитель, плюс некоторый запас под модернизацию. И еще одно.

Про них часто забывают, но они очень важны — питание и охлаждение системы. Если ими пренебречь, компьютер опять же либо будет работать вполсилы, либо может возникнуть ситуация, когда материнская плата попросту не выдержит пиковой производительности на протяжении нескольких суток. Если нет грамотного отвода тепла, если цепи питания плохо охлаждаются, они могут расплавиться и все, машине конец. А расчеты по моей теме именно такие нагрузки и дают. И, конечно, блок питания должен быть надежным, с запасом около 30% от общей мощности системы.

На что еще стоит обратить внимание?

— Важно оставлять запас на будущее, под апгрейд. Возьмем, например, оперативную память. В моей сборке стоит 32 гигабайта, но ее можно расширить до 128. Пока мне хватает того, что есть, но если в будущем появятся задачи, требующие большего объема памяти, ее будет легко добавить. Прогресс же на месте не стоит.

системный блок из e2e4— Что еще, на ваш взгляд, важно, кроме системника? На что стоит обратить внимание при выборе периферии?

— Периферия, на мой взгляд, это самая индивидуальная часть ПК, тут советовать что-либо бесполезно – выбирайте на свой вкус. Что касается меня – мне нужен хороший монитор. Либо несколько сразу, либо один, но достаточно большой. Потому что я часто работаю с моделью, экспериментами и расчетами – одновременно. И все это надо видеть на экране. Поэтому мой выбор — один монитор с диагональю 27” или два поменьше, но с FullHD-разрешением. И обязательно на IPS-матрице.

— При выборе монитора обращаете на технологии, снижающие нагрузку на зрение (Flicker-Free, Low-Blue)? Вообще сколько времени вы проводите в день за экраном?

— Обычно я не обращаю внимание на технологии типа Flicker-Free и др. За монитором провожу больше 8 часов в день, хотя довольно часто даю глазам отдохнуть: встаю, хожу по комнате, смотрю в окно. В таком режиме живу уже больше 5 лет, и не сказал бы, чтобы у меня заметно ухудшилось зрение.

E2E4 готовые сборки— Станислав, а разве в широкой продаже нет готовых сборок, которые подошли бы для ваших задач?

Готовые сборки подходят в тех случаях, где задачи сравнительно типовые. У меня же задачи не самые обычные. Как правило, на работе компьютеры я собираю сам: выбираю набор комплектующих, делаю заказ, получаю сборку.

— И в коллаборации с e2e4 вы создали рабочую станцию для ученых.

— Да, можно сказать, что мы с компанией e2e4 друг друга нашли: мне нужен был компьютер для расчетов, им — эксперт для создания оптимальной сборки для ученых. Мы встретились, все обсудили и составили, что называется, портрет системы.

В готовом решении учли все нюансы, о которых я рассказывал: и материнскую плату, и процессор, и память, и монитор, всё-всё. Получилась рабочая станция для ученых Mastero, которую специалисты e2e4 создали по моим рекомендациям.

стационарный ПК e2e4 Mastero

— Можете ли вы назвать получившееся решение оптимальным?

— Да, мощный стационарный ПК e2e4 Mastero отлично выполняет свою основную функцию — позволяет мне выполнять научные вычисления с высокой скоростью, обрабатывать данные, получать результаты, готовить научные статьи. На Mastero я уже провел множество успешных расчетов распространения пламени по полимерам в условиях, близких к реальному пожару. Сейчас мы готовим публикацию по этим данным.

О бренде Mastero

Бренд Mastero создан компанией e2e4 в 2021 г. с целью предоставлять состоявшимся и будущим специалистам лучшие решения для их профессиональных задач.

Mastero создаёт продукты и услуги для офисных специалистов и фрилансеров: видеомонтажёров, учёных, инженеров, разработчиков, дизайнеров и других профессионалов. Предлагает решения, заточенные под особые задачи: трансляцию и обработку видео, графики, сложные вычисления.

Чтобы глубже понимать потребности специалистов, e2e4 сотрудничает с лучшими экспертами, изучает специфику каждой области изнутри. Для людей, создавших бренд Mastero важно, чтобы профессионал получил наиболее эффективные рабочие инструменты.

Mastero | одобрено лучшими специалистами

Редакция «КС» открыта для ваших новостей. Присылайте свои сообщения в любое время на почту news@ksonline.ru или через наши группы в Facebook и ВКонтакте
Подписывайтесь на канал «Континент Сибирь» в Telegram, чтобы первыми узнавать о ключевых событиях в деловых и властных кругах региона.
Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ