В Украине работает суперкомпьютер СКИТ, который делает почти то же самое, что и каждый любитель селфи на своем смартфоне, – обрабатывает «фоточки». Однако благодаря своей гигантской производительности ему по плечу задачи, которые не преодолеют не только смартфоны, но и мощные ПК. Один из последних проектов, над которым работал СКИТ, – обработка фотографий Чернобыльской АЭС.
Суперкомпьютер СКИТ создали ученые Института кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины. Это крупнейший в Украине суперкомпьютерный комплекс, общая пиковая производительность которого достигает 43 трлн операций в секунду (43 терафлопса). Самый мощный суперкомпьютер мира «выдает» 125 435 терафлопса в секунду.
СКИТ эффективно решает задачи максимально широкого спектра – от исследования недр до лингвистических студий и от генетики к моделированию эволюции черных дыр. Но преимущественно эта машина работает над тем, что измеряет объекты по их фотографиям, определяет расположение предметов в пространстве и создает соответствующие трехмерные изображения.
Трехмерные модели сегодня востребованы везде – в фильмах, играх, в дизайне, конструировании и т.п. Создать трехмерную модель какого-либо предмета или человека довольно просто с помощью 3D-сканера. Трудности возникают тогда, когда объект не помещается на рабочий стол трехмерного сканера. Тогда используют математику в фотограмметрическом методе. Он предусматривает создание облака точек объектов реального мира из фотографий, полученных с разных ракурсов. Облака точек составляют основу трехмерной модели и фотореалистичной текстуры. Фотограмметрический метод является доступным и достаточно точным способом трехмерного сканирования. Исходные изображения получают с помощью обычных фотокамер и беспилотных летательных аппаратов.
Обработка изображений для фотограмметрии требует значительных вычислительных мощностей. Если делать это на персональном компьютере, вычисление незначительного количества фотографий может длиться в течение недель или месяцев. Кроме того, большое количество высококачественных технических фотографий для сканирования непросто хранить.
Свою производительность СКИТ доказал в рамках начатой весной 2016 года сотрудничества Института кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины с общественной организацией «Pixelated Realities». Последняя занимается продвижением цифровых методов как для реставрации и реконструкции объектов культурного наследия, так и для планирования и оживление городского пространства.
За год партнерам удалось воплотить немало проектов по сканированию памятников, исторических зданий, археологических раскопок и урбанистических объектов и даже принять участие в создании документальной ленты о Чернобыльской атомной электростанции в виртуальной реальности:
- Памятник Дюку (герцогу Арману де Ришелье), г. Одесса
Описание проекта: 890 фотографий; время первичного сопоставления позиций камер – 8 часов; расчет облака точек – 36 часов. В итоге получена модель размером 800 млн полигонов.
Просмотреть упрощенную трехмерную модель памятника можно по ссылке:
- Пассаж, г. Одесса
Описание проекта: 5200 фотографий; время первичного сопоставления позиций камер – 23 часа; расчет облака точек – 196 часов. Была получена модель размером 2 млрд полигонов.
- Приморский бульвар, г. Одесса
Описание проекта: 6000 фотографий; время первичного сопоставления позиций камер – 44 часа; расчет облака точек – 220 часов. Получена модель размером 1,4 млрд полигонов.
- «Chornobyl 360»
Описание проекта: 8700 фотографий; время первичного сопоставления позиций камер – 22 часа; расчет облака точек – 58 часов. Получена модель плотностью 1,2 млрд точек.
В рамках документального проекта «Chornobyl 360» было выполнено сканирование Чернобыльской АЭС (вместе с объектом «Арка»). По итогам наземной и воздушной (при помощи беспилотного летательного аппарата) съемок команда проекта получила более 20 тыс. фотографий для создания трехмерной модели станции и ее окружения.
Сканирование осуществлялось прямо перед тем, как самая подвижная конструкция в Европе (объект «Арка») была надвинута на старый саркофаг над четвертым энергоблоком (объект «Укрытие») на период ближайших 100 лет.
- Почтовая площадь, г. Киев
Описание проекта: 3800 фотографий; время первичного сопоставления позиций камер – 18 часов; расчет облака точек – 42 часа. Получена модель плотностью 300 млн точек.
В 2015 году, во время начала реконструкции Почтовой площади в Киеве, археологи нашли уникальные артефакты времен Киевской Руси – целые части мостовых, зданий и укреплений, датируемых XI–XIII в. По словам директора Центра археологии Киева Института археологии НАН Украины, кандидата исторических наук Михаила Сагайдака, в течение 2015-2016 годов ученые обнаружили там уникальные находки княжеской эпохи и остатки прибрежного городского квартала средневекового Киева. Как свидетельствует мировая практика, обычно такие находки становятся точками культурного притяжения для туристических городов. Больше о проекте можно узнать из видеозаписи по ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=0j5dBaBDmMc
- Крепость Тустань, с. Урич (Львовская область, Сколевский район)
Описание проекта: 9500 фотографий; 560 часов просчета на одном узле. Получено облако плотностью 800 тыс. точек.
Тустань – это разрушенная наскальная крепость-град времен Киевской Руси, расположенная во Львовской области. Сейчас от этого сооружения остались только скалы. На основе археологических исследований и с помощью сканирования скал и 3D-моделирования Государственный историко-культурный заповедник «Тустань» стремится восстановить прежний вид крепости. В Урыче на скалах можно увидеть, как выглядела крепость раньше, – благодаря программе дополненной реальности, созданной двумя разработчиками – студентами третьего курса Национального университета «Львовская политехника». Приложение дает возможность ощутить масштаб застройки и демонстрирует, как деревянная крепость была зажата древними умельцами среди отвесных скал.
Ссылка на приложение: http://bit.ly/TustanApp
- «Облачная киностудия»
Институт кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины и его партнеры – ООО «Panama Grand Prix» и «Pixelated Realities» – создали программно-аппаратный комплекс «Облачная киностудия» на базе СКИТа. На нем выполнили расчеты для первого в Украине полнометражного трехмерного мультипликационного фильма «Никита Кожемяка». Мультик появился в украинском кинопрокате в октябре 2016 года, а в мировом – в начале 2017 года. Средняя продолжительность вычисления одного кадра фильма составила 4 часа. В целом же кластер вычислил 50 тыс. кадров, из которых 60% вошли в финальную версию ленты.
По материалам: НАН Украины
