Scuderia Ferrari – это сложнейший живой организм, гоночная команда с пламенным алым сердцем. Однако в гонках «Формулы-1» необходима прежде всего холодная голова. Никогда не спящий и не знающий усталости мозг легендарной конюшни – это вычислительный центр от компании AMD.
Экскурсии на завод Ferrari случаются очень редко. В святилище культа гарцующего жеребца не приглашают людей с улицы, стараются не пускать журналистов. Немногочисленных посетителей вежливо просят оставить на входе фотоаппараты и звукозаписывающие устройства. Ведь новая модель Ferrari, подобно невесте в свадебном платье, не должна показываться на глаза публики до официальной премьеры. А в сборочных цехах завода ее можно увидеть в совершенно неподобающем виде — обнаженной до неокрашенного металла кузова.
Счастливчиков катают от цеха к цеху на забавном красном автобусе с эмблемой Ferrari. Пассажиры устраиваются в удобных кожаных креслах с анатомическим профилем, с карбоновыми рамами, подлокотниками и поручнями. В этой сказочной карете с трудом угадывается бывшая тыква — обычный рейсовый автобус. Здесь вообще все похоже на сказку, которая органично сплелась со спокойной повседневной реальностью. Вот по прохладной пасмурной улице медленно проехала Ferrari Enzo. Басовитое ворчание 12-цилиндрового двигателя выдало ее недовольство нарочито сдержанной пешеходной скоростью. Вот у офисного здания припаркованы F550 Maranello и Scaglietti вместе с несколькими маленькими «фиатами». Все люди здесь ходят в красных комбинезонах или куртках. В глазах каждого встречного читается искренняя, без тени иронии, гордость от причастности к искусству высоких скоростей. Для жителей итальянского городка Маранелло Ferrari — это культ, религия, смысл и образ жизни.
Цифровой вихрь
Турбулентность воздушных потоков в значительной мере определяет поведение аэродинамических элементов автомобиля. В то же время именно турбулентность представляет собой сложнейший процесс для компьютерного моделирования. От мощности компьютера, сервера или вычислительного центра, производящего расчет, прямо зависит, насколько точно будет описано влияние вихревых потоков на поведение болида.
Кузовной и механический цеха, окрасочные камеры, сборочные линии, административные помещения, дизайнерский центр и аэродинамическая труба расположились в современных постмодернистских корпусах. Просторные архитектурные гиганты вмещают в себя все необходимое для организации высокотехнологичного и экологичного производства — от промышленных роботов до оранжерей. На их фоне скромные старые здания завода, построенные в 1940-х, смотрятся как-то сиротливо. Между тем в одном из них скрыто сердце инженерных систем гоночной команды Scuderia Ferrari — вычислительный центр компании AMD, по приглашению которой мы посетили колыбель легенды.
Горячие камни
«Зрелище сотен процессоров, работающих одновременно в режиме полной загрузки, непрерывно, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, безусловно, завораживает», — говорит Антонио Калабрезе, глава отделения информационных систем Scuderia Ferrari. Вычислительный центр состоит более чем из четырехсот узлов, в каждом из которых трудятся процессоры AMD Opteron. Это надежные процессоры с 64-разрядной архитектурой, специально предназначенные для серверов и рабочих станций, оптимизированные для параллельных вычислений и многопроцессорных систем. В самом мощном на сегодняшний день суперкомпьютере Roadrunner, установленном в Лос-Аламосской национальной лаборатории США, работают процессоры AMD Opteron.
Линии на рисунке отражают характер воздушных потоков, обтекающих автомобиль. В задней части хорошо видны зоны турбулентности.
Физически система реализована с помощью архитектуры IfraStruXure от APC. Это комплексное решение, которое обеспечивает питание с защитой от перебоев, охлаждение системы, дистанционное управление всеми модулями, противопожарную безопасность, доступность сервисного обслуживания без прерывания работы и быструю расширяемость конфигурации при необходимости. Вычислительные узлы располагаются в серверных шкафах, по крышам которых проходят соединительные кабели. Каждый шкаф содержит собственный модуль бесперебойного питания, блок управления и систему кондиционирования. В помещении вычислительного центра поддерживается строго определенная температура, влажность воздуха и давление (оно несколько превышает давление в соседних помещениях). Тем не менее индивидуальное охлаждение каждого конкретного корпуса способствует еще более эффективному отводу тепла непосредственно от источников. Мощность всех вентиляторов и компрессоров автоматически изменяется в зависимости от нагрузки. В большом вычислительном центре это позволяет сэкономить много электроэнергии.
Физическое состояние, работоспособность и степень загрузки каждого модуля контролируется дистанционно. Управлять колоссальной вычислительной мощностью можно с единственного компьютера. Вычислительный центр работает под управлением операционной системы Linux.
В трубу!
Далеко не каждое автомобильное производство может, подобно Ferrari, похвастаться собственной аэродинамической трубой. Несмотря на колоссальную ресурсоемкость программ для расчета аэродинамических моделей, вычислительный центр Ferrari Data Center по скорости тестирования значительно опережает реальный ветряной тоннель.
Мегагерцы на ветер
В 2002 году компания Advanced Micro Devices стала официальным спонсором и технологическим партнером гоночной конюшни Scuderia Ferrari. Построенный в 2004 году вычислительный центр Ferrari Data Center команда нередко упоминает в качестве одного из важнейших условий побед в кубке конструкторов последних лет. Для чего именно гоночной команде так необходим суперкомпьютер? Специалисты Ferrari могут припомнить массу ситуаций, когда суперкомпьютер воплощает в виртуальной реальности проекты конструкторов, помогает принимать оперативные тактические решения прямо во время гонки, анализирует телеметрическую информацию после заездов. Однако практически в каждом примере прозвучит одно заветное слово — аэродинамика.
В автогонках, где скорости порой переваливают отметку 350 км/ч, сопротивление воздуха становится ключевым фактором. Аэродинамика автомобиля становится главным конкурентным преимуществом, и работа над совершенствованием аэродинамических элементов автомобиля не прекращается в течение всего сезона. Аэродинамические настройки меняются в зависимости от конфигурации трассы, от погодных условий, от текущих тактических задач на конкретном этапе гонки. Множество всевозможных конфигураций должно быть разработано, испытано и подготовлено к гонке.