Победитель грантового конкурса Алексей Пазников: «Создание такой магистерской программы в ЛЭТИ положительно выделит его среди конкурирующих вузов»

Победитель грантового конкурса Алексей Пазников: «Создание такой магистерской программы в ЛЭТИ положительно выделит его среди конкурирующих вузов»

Победитель грантового конкурса для преподавателей магистратуры Благотворительного фонда имени Владимира Потанина, доцент кафедры вычислительной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алексей Александрович Пазников рассказал о новом учебном курсе.

15.04.2020 569

Алексей Александрович Пазников стал победителем грантового конкурса для преподавателей магистратуры Благотворительного фонда имени Владимира Потанина в номинации «Создание нового учебного курса». Он рассказал, для кого предназначен курс «Параллельное программирование высокопроизводительных вычислительных систем», в чем его уникальность и каковы перспективы его реализации.

– Для кого предназначен этот магистерский курс? Что делает его уникальным?

– Курс предназначен для магистрантов, обучающихся на кафедре вычислительной техники. В рамках нового курса планируется изучение тем в области параллельного программирования, которые частично или полностью не входят в существующие дисциплины СПбГЭТУ «ЛЭТИ». К данным темам относятся инструментарий поддержки многопоточности и разработки параллельных программ для универсальных процессоров (стандарт OpenMP, технологии Intel Cilk Plus, Intel TBB) и специализированных систем (технологии NVIDIA CUDA, OpenCL, OpenACC). Также в новый курс входят языки программирования Cray Chapel и IBM X10 семейства разделенного глобального адресного пространства (Partitioned Global Address Space, PGAS), отдельные темы стандарта MPI для углубленного изучения – односторонние коммуникации, параллельный ввод-вывод, гибридное программирование и другие. Будут изучаться и технологии, например, Apache Hadoop, реализующие модель MapReduce для отказоустойчивых, масштабируемых распределенных вычислений (Big Data).

В отличие от существующих, в рамках нового курса студенты будут выполнять, в том числе удаленно, лабораторные и практические задания на действующих кластерных вычислительных системах (ВС), в том числе кластерах СПбГЭТУ «ЛЭТИ». В основу курса будет положен подход, ориентированный на практическое использование технологий параллельного программирования. Все лекции будут сопровождаться законченными примерами программ. На практических и лабораторных занятиях будет выполняться детальный разбор алгоритмов и исходного кода, запуск программ на кластерных ВС и анализ их эффективности.

– Какие дисциплины входят в программу? На каком факультете она будет реализовываться? Для кого она будет интересна и почему?

– В рамках проекта планируется создание нового курса в магистратуре Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ», посвященного изучению технологий разработки программного обеспечения для высокопроизводительных вычислительных систем (ВС). Рабочее название – «Параллельное программирование высокопроизводительных вычислительных систем». Курс будет реализован на факультете компьютерных технологий и информатики. Планируется внедрять на кафедре вычислительной техники, как в обычной, так и в англоязычной магистратуре. Разработка курса начнется с момента подписания договора, ориентировочно – конец весны – лето 2020 года.

В новом курсе планируется изучение тем, которые не входят в существующие дисциплины магистратуры и предшествующего бакалавриата СПбГЭТУ «ЛЭТИ»: технологии поддержки многопоточности OpenMP, Intel Cilk Plus, Intel TBB, технологии программирования графических процессоров CUDA, OpenCL, OpenACC, языки Cray Chapel и IBM X10 семейства PGAS, модель распределенных вычислений MapReduce.

Отмечу, в России имеется серьезный дефицит на подобные курсы. Поэтому создание такого продукта в СПбГЭТУ «ЛЭТИ» положительно выделит его среди конкурирующих вузов.

Результатом будет не только получение студентами теоретических знаний, но и развитие практических навыков по разработке параллельных программ для распределенных ВС. Ожидается, что внедрение нового курса повысит интерес студентов к сфере параллельных высокопроизводительных вычислений. В перспективе это позволит увеличить число научных работ в рамках НИРС и дипломных проектов по теме курса с последующим поступлением в аспирантуру по специальностям, связанными с темами курса. Кроме того, поскольку параллельные вычислительные технологии являются повсеместными, создание курса положительно повлияет на востребованность выпускников на рынке труда.

– В каких отраслях будут востребованы выпускники?

– Сегодня высокопроизводительные вычислительные системы (ВС) – основное средство решения сложных задач в сферах науки, образования и промышленности. Параллельные вычислительные технологии распространены повсеместно – от встроенных систем и мобильных устройств до вычислительных кластеров, суперкомпьютеров, GRID-систем и облачных ВС. Современные ВС интенсивно эволюционируют, становясь всё более и более сложными. Одновременно растет и сложность параллельного программирования для таких систем.

В связи с вышесказанным, получение знаний и навыков в области параллельного программирования сейчас является необходимым для будущих специалистов в области информационных технологий. Сегодня практически любой программист или исследователь не может считаться обладающим высокой квалификацией без знаний параллельного программирования. В частности, методы искусственного интеллекта сегодня реализуются в виде параллельных программ, поэтому успех в этой области напрямую зависит от квалификации в области параллельного программирования.

Очевидно, что развитие компетенций в сфере параллельных вычислительных технологий ведет к увеличению востребованности выпускников магистерской программы на рынке труда. В частности, для международных организаций – Google, Intel, Microsoft, Amazon, Facebook, IBM, Cray, EMC, и российских – Яндекс, Vkontakte, JetBrains, 2GIS, Лаборатория Касперского и другие. Кроме того, специалисты в области высокопроизводительных вычислительных систем являются, безусловно, востребованными в организациях высшего образования и академических институтах РАН.

– Как Вы собираетесь потратить средства гранта? Как Вы видите развитие этого курса?

– Средства гранта пойдут на разработку учебного курса – слайдов для лекций, создание лабораторных и курсовых работ, примеров программ, вспомогательного материала, а также на покупку оборудования.

Сложность параллельного программирования сейчас настолько высока, что трудно научиться программировать в рамках одного или двух курсов. Поэтому нужен системный подход по созданию новых и развитию существующих образовательных программ, направленных на получение качественного образования в области параллельного программирования.

– Как Вы думаете, что дает участие в грантовом конкурсе для преподавателей магистратуры Благотворительного фонда имени В. Потанина? Почему в нем стоит принимать участие?

– Качественный образовательный продукт требует больших усилий и скрупулезной работы. Поэтому грантовая поддержка дает ощущение востребованности, дополнительную мотивацию для реализации своих идей и внедрения их в образовательный процесс.