Что такое гпу и цпу. GPU vs CPU: Почему для анализа финансовых данных применяют графические процессоры. В чем разница между CPU и GPU

Понятия «общество», «государство» и «страна» следует различать.

Общество - это исторический результат естественно складывающихся взаимоотношений людей.

Государство представляет собой искусственный политический конструкт - учреждение или институт, призванный управлять этими взаимоотношениями.

Страна символизирует промежуточное понятие между понятиями общества и государства, так как представляет собой одновременно естественно сложившуюся общность людей (общество) и искусственное территориально-политическое образование, имеющее государственные границы 2 .

Главным предназначением государства является служение обществу, и в этих целях социальное государство, к построению которого стремится современное российское общество, должно выполнять следующие основные функции:

§ устанавливать в обществе определенный порядок и поддерживать его вплоть до применения принуждения;

§ обеспечивать социальный мир и стабильность в обществе, выступая своего рода социальным арбитром в отношениях между различными группами, слоями общества при столкновении их интересов, добиваясь достижения социального компромисса;

§ защищать личность от произвола, создавать нормальные условия жизни для всех членов общества; заботиться о социально слабых и незащищенных слоях и группах населения, т.е. быть социальным;

§ выступать той силой, которая способна интегрировать общество в единое целое.

Социальное государство обязано способствовать экономическому и общественному прогрессу, нести ответственность за благосостояние своих граждан, их социальное и физическое самочувствие. Построение такого государства возможно только при совместном усилии всех общественных сил и ему должен соответствовать определенный уровень общественного развития.

Современное общество не представляет собой единого монолитного создания, хотя сегодня как никогда прежде оно пронизано связями различного характера (экономического, политического, культурного), укрепляющимися в процессе глобализации мирового пространства. История человечества представляет собой образование, существование и смену цивилизаций, каждая из которых развивалась по особому сценарию и оставила свой особый след в мировой истории. Однако различие между ними не предполагает противоположности и противостояния, и между самыми далекими друг от друга формами цивилизации существует определенное сходство, вытекающее из единства фундаментальных принципов организации общества и цивилизации. Но сегодня между людьми Востока и Запада, безусловно, существует пропасть, что является одной из характерных особенностей современного мира.

Свойства общества

Важным свойством общества считается его относительная автономность и самодостаточность.

Автономность означает способность общества в рамках границ своей территории и на основе установившихся взаимосвязей его элементов функционировать, не прибегая к внешним влияниям. Конечно, в современном мире усиливаются международные контакты, происходят процессы глобализации, европейской интеграции и т. п. Очевидно, что в этих процессах велика роль не только объективных, но и субъективных обстоятельств. Это усиливает противоречивость происходящих процессов и вызывает иногда острые конфликты.

К области автономности каждого общества относится собственная система управления, специфические социальные связи и взаимодействие его элементов, внутренняя интеграция большинства существующих на территории общества более мелких социальных общностей.

Самодостаточность характеризуется тем, что народ, понимаемый как целостное общество, является носителем суверенитета.

С понятием автономности сближаетсясвойство саморегулирования. Действительно, автономным, самостоятельным обществом считается такое, которое функционирует, не нуждаясь в постоянном вмешательстве и помощи извне.

Долгое время считаюсь абсолютным свойство самодостаточности, то есть способности общества развиваться в полной изоляции от соседних. В современном мире подобных абсолютно самодостаточных обществ не существует. Современные общества являются открытыми системами, постоянно обменивающимися с внешним миром товарами, людьми, энергией, информацией, валютой и т. п.

Вопрос лишь заключается в том, как сохранить и умножить сложившиеся в каждом обществе особенности, способствующие эффективному развитию и соответствующие условиям каждой страны. Нельзя забывать, что эти особенности, как правило, сложились в результате длительного опыта и являются важными элементами, обогащающими современную цивилизацию.

Свойство саморегулирования социальных систем, вместе с тем означает, что создаваемые людьми институты, организации, предприятия и даже идеологические концепции, как правило, достаточно быстро начинают подчиняться собственным правилам и законам поведения, о которых не думали их создатели. Поэтому для понимания особенностей общественных форм недостаточно знакомства только с документами. Необходимо исследовать и практику. Именно на это и обращает большое внимание социология.

Характерным свойством общества считается социокультурное единство. Это понятие включает общность социальных и политических институтов - государства, экономики, образования, семьи, языка (в большинстве стран это - не только государственный, но и язык общения). Сюда же следует отнести и осознание принадлежности к обществу, аналогичность многих моральных ценностей, образцов поведения и менталитета.

Социокультурное единство не создается искусственно, а возникает в итоге длительной эволюции, накапливаемого общественного опыта и складывающихся традиций.

2) Сложность определения понятия «общество» связано в первую очередь с его предельной обобщенностью, а кроме того, с огромной многозначительностью. Это обусловило наличие множества определений данного понятия.

Понятие «общество» в широком смысле слова можно определить как обособившуюся от природы, но тесно с ней связанную часть материального мира, которая включает в себя: способы взаимодействия людей; формы объединения людей.

Общество в узком смысле слова – это:

– круг людей, объединенных общностью цели, интересов, происхождения (например, общество нумизматов, дворянское собрание);

– отдельное конкретное общество, страна, государство, регион (например, современное российское общество, французское общество);

– исторический этап в развитии человечества (например, феодальное общество, капиталистическое общество);

– человечество в целом .

Общество – продукт совокупной деятельности множества людей. Человеческая деятельность есть способ существования или бытия общества. Общество вырастает из самого жизненного процесса, из обычной и повседневной деятельности людей. Не случайно латинское слово socio означает соединять, объединять, затевать совместный труд. Вне непосредственного и опосредованного взаимодействия людей общество не существует.

Как способ существования людей общество должно выполнять набор определенных функций :

– производство материальных благ и услуг;

– распределение продуктов труда (деятельности);

– регламентация и управление деятельностью и поведением;

– воспроизводство и социализация человека;

– духовное производство и регулирование активности людей.

Сущность общества кроется не в людях самих по себе, а в тех отношениях, в которые они вступают друг с другом в процессе своей жизнедеятельности. Следовательно, общество есть совокупность общественных отношений.

Общество характеризуется как динамическая саморазвивающаяся система , т. е. такая система, которая способна, серьезно изменяясь, сохранять в то же время свою сущность и качественную определенность .

При этом система определяется как комплекс взаимодействующих элементов . В свою очередь, элементом называется некоторый далее неразложимый компонент системы, принимающий непосредственное участие в ее создании .

Основные принципы системы : целое не сводимо к сумме частей; целое порождает черты, свойства, выходящие за пределы отдельных элементов; структуру системы образует взаимосвязь ее отдельных элементов, подсистем; элементы, в свою очередь, могут иметь сложное строение и выступать системами; существует взаимосвязь системы и среды.

Соответственно, общество – это сложноорганизованная саморазвивающаяся открытая система , включающая в себя отдельных индивидов и социальные общности, объединенные кооперативными, согласованными связями и процессами саморегуляции, самоструктурирования и самовоспроизведения .

Для анализа сложноорганизованных систем, подобных обществу, выработано понятие «подсистема».Подсистемами называют промежуточные комплексы, более сложные, чем элементы, но менее сложные, чем сама система .

Определенные группы общественных отношений образуют подсистемы. Основными подсистемами общества принято считать сферы общественной жизни основные сферы общественной жизни .

Основанием для разграничения сфер общественной жизни служат базовые потребности человека .

Общество как сложноорганизованная, саморазвивающаяся система характеризуется следующимиспецифическими чертами :

1. Оно отличается большим разнообразием различных социальных структур и подсистем . Это не механическая сумма индивидов, а целостная система, имеющая сверхсложный и иерархический характер: различного рода подсистемы связаны соподчиненными отношениями.

2. Общество не сводимо к людям, его составляющим, это система вне– и надиндивидуальных форм, связей и отношений , которые человек создает своей активной деятельностью вместе с другими людьми. Эти «невидимые» социальные связи и отношения даны людям в их языке, различных поступках, программах деятельности, общении и т. п., без чего люди не могут вместе существовать. Общество интегрировано по своей сути и должно рассматриваться в целом, в совокупности отдельных образующих его компонентов.

3. Обществу присуща самодостаточность , т. е. способность своей активной совместной деятельностью создавать и воспроизводить необходимые условия собственного существования. Общество характеризуется в данном случае как целостный единый организм, в котором тесно переплетены различные социальные группы, самые разнообразные виды деятельности, обеспечивающие жизненно необходимые условия существования.

4. Общество отличает исключительная динамичность, незавершенность и альтернативность развития . Главным действующим лицом в выборе вариантов развития является человек.

Деление на четыре сферы общественной жизни условно. Можно назвать и другие сферы: наука, художественно-творческая деятельность, расовые, этнические, национальные отношения. Однако именно эти четыре сферы традиционно выделяются как наиболее общие и значимые.

Общество как сложноорганизованная, саморазвивающаяся система характеризуется следующими специфическими чертами:

1. Оно отличается большим разнообразием различных социальных структур и подсистем. Это не механическая сумма индивидов, а целостная система, имеющая сверхсложный и иерархический характер: различного рода подсистемы связаны соподчиненными отношениями.

2. Общество не сводимо к людям, его составляющим, это система вне– и надиндивидуальных форм, связей и отношений, которые человек создает своей активной деятельностью вместе с другими людьми. Эти «невидимые» социальные связи и отношения даны людям в их языке, различных поступках, программах деятельности, общении и т. п., без чего люди не могут вместе существовать. Общество интегрировано по своей сути и должно рассматриваться в целом, в совокупности отдельных образующих его компонентов.

3. Обществу присуща самодостаточность, т. е. способность своей активной совместной деятельностью создавать и воспроизводить необходимые условия собственного существования. Общество характеризуется в данном случае как целостный единый организм, в котором тесно переплетены различные социальные группы, самые разнообразные виды деятельности, обеспечивающие жизненно необходимые условия существования.

4. Общество отличает исключительная динамичность, незавершенность и альтернативность развития. Главным действующим лицом в выборе вариантов развития является человек.

5. Общество выделяет особый статус субъектов, определяющих его развитие. Человек есть универсальный компонент социальных систем, включенный в каждую из них. За противостоянием идей в обществе всегда скрывается столкновение соответствующих потребностей, интересов, целей, воздействие таких социальных факторов, как общественное мнение, официальная идеология, политические установки и традиции. Неизбежным для общественного развития является острая конкуренция интересов и устремлений, в связи с чем, в обществе часто происходит столкновение альтернативных идей, осуществляется острая полемика и борьба.

6. Обществу присуща непредсказуемость, нелинейность развития. Наличие в обществе большого количества подсистем, постоянное столкновение интересов и целей различных людей создает предпосылки для реализации разных вариантов и моделей будущего развития общества. Однако это не означает, что развитие общества является абсолютно произвольным и неуправляемым. Напротив, ученые создают модели социального прогнозирования: варианты развития социальной системы в ее самых различных областях, компьютерные модели мира и др.

3) Природа – одна из наиболее общих категорий науки и философии, берущая начало еще в античном мировоззрении.

Понятие «природа» употребляется для обозначения не только естественных, но и созданных человеком материальных условий его существования – «второй природы», в той или иной мере преобразованной и сформированной человеком.

Общество как обособившаяся в процессе жизнедеятельности людей часть природы неразрывно с ней связано.

Выделение человека из мира природы знаменовало рождение качественно нового материального единства, так как человеку присущи не только природные свойства, но и социальные.

Общество вступило в противоречие с природой в двух отношениях: 1) как социальная действительность оно есть не что иное, как сама природа; 2) оно целенаправленно с помощью орудий труда воздействует на природу, изменяя ее.

На первых порах противоречие между обществом и природой выступало как их различие, так как у человека еще были примитивные орудия труда, с помощью которых он добывал себе средства к жизни. Однако в те далекие времена полной зависимости человека от природы уже не было. По мере совершенствования орудий труда общество оказывало усиливающееся воздействие на природу. Человек не может обойтись без природы еще и потому, что технические средства, облегчающие ему жизнь, создаются по аналогии с природными процессами.

Едва появившись на свет, общество стало оказывать весьма существенное воздействие на природу, где-то улучшая ее, а где-то и ухудшая. Но природа, в свою очередь, принялась «ухудшать» характеристики общества, например, посредством снижения качества здоровья больших масс людей и т. д. Общество как обособившаяся часть природы и сама природа оказывают друг на друга значительное влияние. Вместе с тем они сохраняют специфические особенности, которые позволяют им сосуществовать как двуединое явление земной действительности. В этой тесной взаимосвязи природы и общества заключается основа единства мира.

5) Социальный институт – это исторически сложившаяся, устойчивая форма организации совместной деятельности людей, реализующих определенные функции в обществе, главная из которых – удовлетворение социальных потребностей.

Каждый социальный институт характеризуется наличием цели деятельности и конкретными функциями , обеспечивающими ее достижение.

В современном обществе существуют десятки социальных институтов, среди которых можно выделить ключевые: наследование, власть, собственность, семья.

Внутри фундаментальных социальных институтов существуют весьма отчетливые деления на мелкие институты. Например, экономические институты, наряду с базовым институтом собственности, включают множество устойчивых систем отношений – финансовые, производственные, маркетинговые, организационно-управленческие институты. В системе политических институтов современного общества, наряду с ключевым институтом власти, выделяются институты политического представительства, президентства, разделения властей, местного самоуправления, парламентаризма и т. д.

Социальные институты:

Организуют человеческую деятельность в определенную систему ролей и статусов, устанавливая образцы поведения людей в различных сферах общественной жизни. Например, такой социальный институт, как школа, включает роли учителя и ученика, а семья – роли родителей и детей. Между ними складываются определенные ролевые отношения, которые регулируются специфическими нормами и предписаниями. Некоторые наиболее важные нормы закрепляются законодательно, другие поддерживаются традициями, обычаями, общественным мнением;

Включают систему санкций – от правовых до морально-этических;

упорядочивают, координируют множество индивидуальных действий людей, придают им организованный и предсказуемый характер;

Обеспечивают стандартное поведение людей в социально типичных ситуациях.

Функции социальных институтов: явные (заявлены официально, признаны и контролируются обществом); скрытые (выполняются скрыто или непреднамеренно).

Когда расхождение между этими функциями велико, возникает двойной стандарт социальных отношений, что угрожает стабильности общества. Еще более опасна ситуация, когда наряду с официальными институтами формируются так называемые теневые институты , которые берут на себя функцию регуляции важнейших общественных отношений (например, криминальные структуры).

Социальные институты определяют общество в целом. Любые общественные преобразования осуществляются через изменения в социальных институтах.

Каждый социальный институт характеризуется наличием цели деятельности и конкретными функциями, обеспечивающими ее достижение.

Возникновение социальных институтов связано с процессами упорядочения, стандартизации и формализации социальных связей, которые называются институционализацией. При превращении социальных связей в социальные системы и возникают институты.

В обществе существует иерархия социальных институтов, адекватная социальным системам, в которых действуют эти институты: демосоциальные, экономические, политические, духовные.

Качество социальных общностей, где возникают социальные институты, меняется: они дополняются новыми свойствами. Социальные институты находятся в непрестанном развитии и совершенствовании путем реформ, эволюции, революций. Причиной появления новых и совершенствования старых социальных институтов является прежде всего возникновение новых и развитие прежних потребностей. Например, в постсоветской России возникли такие институты, как Федеральное собрание, Конституционный суд, рынок и т. п., произошла диверсификация системы высшего образования, появились частные вузы.

Кроме того, причиной возникновения социальных институтов является появление новых ценностей - идеалов лучшего будущего, возникающих в обществе. Они оказывают громадное влияние на институциональные потребности, ценности, нормы, убеждения, а через них - на институционализацию статусов-ролей данного общества: семейных, бытовых, трудовых и т. п. Можно выделить три культурных уровня институционализации новых ценностей, статусов и ролей в социальных связях: 1) новые знания и убеждения людей; 2) новые нормы поведения; 3) новые ценности.

Становление социальных институтов, адекватных общественным системам (демосоциальной, экономической, политической, духовной), соответствует последовательности превращения важнейшие общественных потребностей вактуальные. Становление социальных институтов (процесс институционализации) семьи, денег, права, образования, торговли, науки и других проходит несколько этапов, которые накладываются один на другой.

Во-первых, возникает какая-то общественная нужда (неудовлетворенность), присущая многим. Этот период сопровождается беспорядком, дезорганизацией, свободой социальных связей.

Во-вторых, идет формирование общественной потребности (мотива, плана, средств и т. п.) некоторыми людьми, ее реализация требует организованных действий в данной общественной сфере.

В-третьих, стихийно (путем проб и ошибок) и сознательно формируются социальные регуляторы (ценности, нормы убеждения), а также процедуры (привычки, обычаи, традиции), которые им соответствуют.

В-четвертых, устанавливается система санкций (наказаний и поощрений) за соблюдение социальных регуляторов.

В-пятых, возникают системы статусов и ролей, разделяющих членов социальной группы. Это завершающий этап, потому что социальный институт - это статусно-ролевая система социальных связей , образующая сущность социальной системы.

Становление и развитие социальных институтов связано с изменением их общественных функций, которые достаточно многообразны.

Во-первых, это функциязакрепления социальных связей с помощью системы институциональных регуляторов, придающих действиям людей стандартизированный и регулярный характер.

Во-вторых, этоинтегративная функция, обеспечивающая: а) сплочение в социальную группу; б) соединение усилий членов группы, вызывающее кумулятивный эффект социального института.

В-третьих, этосоциализирующая функция, передача накопленного институционального опыта от одного поколения к другому и формирование необходимого для данного общества типа людей.

Образование социального института занимает значительное историческое время и происходит путем проб и ошибок. Процесс усвоения общих стандартов поведения людей, выгодных всем, весьма труден. На данном пути люди преодолевают соблазн ориентации на выгоду только себе. Когда новый стандарт (ценности, нормы, роли) семейного, трудового, политического или иного поведения усваивается человеком, то он превращается в потребность. В таком случае частичная выгода для себя какого-то стандарта поведения дополняетсяблагожелательным отношением со стороны окружающих. Этот стандарт поведения становится для человека институционалазированным, а егостатус-роль - органичной.

Институциональная интеграция социальной связи представляет достаточно сложный процесс. Прежде всего, она обусловлена сложностью усвоения статуса-роли. Среди множества существующих стандартов нужно выбрать наиболее типичный по отношению к типичным ситуациям. Например, существует множество стандартов поведения студента в вузе, превращающего его в отличника или двоечника.

Далее, полная интеграция институционального стандарта поведения в мотивацию человека предполагает новое состояние его потребностей и конформность стандарта поведения к ним. Усвоение институционального статуса-роли порождает внутри- и межличностные конфликты с потребностями человека и другими стандартами его поведения. Так, например, статус-роль студента входит в противоречие со статусом-ролью спортсмена и т. п.

Формирование стандарта поведения как важнейшего элемента социального института основано на двух качествах людей. Во-первых, это их установки (ориентации) на других,конформность в ролевом ожидании. Она всегда включает в себя такие мотивы, как самоуважение и защищенность. Здесь человек выступает оценивающим и интересующимся наблюдателем. Во-вторых, это ценности, определяющие институционализированные статусы-роли, которые имеютморальное значение. Они основаны на чувстве ответственности и долга перед другими людьми за статусно-ролевые ожидания, социальные институты и системы общества.

Институциональное поведение как предмет социологии тесно переплетается с психологией, антропологией, этнологией. Социология раскрывает только одну сторону поведения людей в социальных системах: его рациональный (институционализированный) характер; как нерациональное (иррациональное) оно становится предметом несоциологического анализа.

Общее понятие государства.

Отличие норм права от норм морали.

Цели норм права и иных социальных норм.

Общее понятие социальных норм.

1. Социальные нормы - правила поведения людей в обществе.

Социальные нормы представляют собой систему, в которую входят нормы права наряду с нормами морали, обычаями, традициями, по­литическими и иными нормами.

Право и иные социальные нормы взаимосвязаны. Чтобы правовые нор­мы были приняты обществом, законодатель при их разработке должен учитывать требования других социальных норм (морали, обычаев, и т. д.).

2. Нормы права имеют цель, сходную с остальными социальными норма­ми, регулирование поведения людей в обществе. Однако они имеют и существенные отличия. Данные отличия удобнее проследить, сравни­вая нормы права с наиболее распространенным в обществе видом со­циальных норм - нормами морали.

3. Нормы морали - это правила поведения людей в обществе, выработан­ные самим обществом на основе его представлений о добре и зле, чести, достоинстве, справедливости и несправедливости.

Нормы права и морали отличаются друг от друга тем, что:

ü право и государство возникли после появления морали (то есть мораль старше права);

ü нормы морали вырабатываются самим обществом, а нормы права -государством (его органами);

ü нормы морали складываются постепенно, а правовые нормы вступают в силу с определенного дня;

ü нормы морали, как правило, передаются в устной форме из поколе­ния в поколение, нормы права фиксируются письменно в норматив­но-правовых актах;

ü нормы морали неконкретны и расплывчаты, нормы права формально определены;

ü соблюдение норм морали основывается на нравственных убеждениях человека, действие правовых норм подкреплено принудительной си­лой государства.

ВОПРОС 6. Признаки государства

1. Государство - организация политической власти общества, охватываю­щая определенную территорию, выступающая одновременно как сред­ство обеспечения интересов всего общества и особый механизм управ­ления и подавления.

Признаками государства являются :

ü наличие публичной власти;

ü суверенитет;

ü территория и административно-территориальное деление;

ü правовая система;

ü гражданство;

ü налоги и сборы,

2. Публичная власть - совокупность

ü аппарата управления;

ü аппарата подавления.

Аппарат управления подразумевает органы законодательной и испол­нительной власти и другие органы, с помощью которых осуществля­ется управление,

Аппарат подавления - специальные органы, которые правомочны и имеют силы и средства для принудительного исполнения государствен­ной воли. Это:

ü полиция (милиция);

ü органы безопасности; ,

ü прокуратура;

ü система исправительных учреждений (тюрьмы, колонии и т. д.). Публичная власть:

ü отделена от общества;

ü не имеет общественного характера и непосредственно народу не под­контрольна (имеется в виду контроль за властью в до государственный период);

ü осуществляется особым слоем людей (чиновниками, депутатами и др. служащими), наделенных государственно-властными полномочиями, как правило, специально для этого подготовленными, для которых управление (подавление) является основным видом деятельности;

ü опирается на писаное формализованное право;

ü подкреплена принудительной силой государства.

Государственный суверенитет - независимость власти данного государ­ства от всякой иной власти. Государственный суверенитет может быть:

ü внутренним;

ü внешним.

Внутренний суверенитет - полное распространение юрисдикции госу­дарства на всю ее территорию и исключительное право принимать за­коны.

Внешний суверенитет - полная независимость во внешнеполитической деятельности государства.

Государственный суверенитет не следует путать с народным суверени­тетом. Народный суверенитет - исходный принцип демократии, который означает, что власть принадлежит народу и исходит от народа. Государство может частично ограничивать свой суверенитет (вступать в международные союзы, организации), однако без суверенитета (на­пример, при оккупации) оно не может быть полноценным.

Территория государства - то пространство, на которое распространя­ется его юрисдикция.

Территория обычно имеет специальное деление, именуемое админис­тративно-территориальным (области, провинции, департаменты и др.). Это делается для удобства управления.

В настоящее время (в отличие от до государственного периода) имеет значение принадлежность человека к определенной территории, а не к племени или роду.

Правовая система - юридический "скелет" государства. Государство, его институты, власть закреплены в праве и действуют (в цивилизо­ванном обществе), опираясь на право и правовые средства. Гражданство - устойчивая правовая связь лиц, проживающих на терри­тории государства, с данным государством, выражающаяся в наличии взаимных прав, обязанностей и ответственности.

Налоги и сборы - материальная основа деятельности государства и его органов - денежные средства, собираемые с физических и юридичес­ких лиц, находящихся в государстве, на обеспечение деятельности публичной власти, социальную поддержку малоимущих и др.

Вопрос 7. Соотношение общества и государства

2. Отличие общества от государства .

1. Обществом называется устойчивое объединение людей, которые про­живают на одной территории, имеют общие язык, культуру и сходный образ жизни. Обществом является:

ü большое по численности объединение людей (как правило, составля­ющее наличие государства);

ü длительно проживающие на одной территории люди;

ü люди, имеющее общую историю;

ü люди, объединенные большим количеством различных связей (эконо­мических, родственных, культурных).

2. Государство - организация политической власти общества. Оно:

ü отделено от общества;

ü институтуализировано;

ü опирается на право и принудительную силу;

ü распространяет свою власть на все общество;

ü выступает в качестве механизма согласования различных интересов в обществе.

Общество предшествовало появлению государства и часто сохраняется после распада государства (пример: "постсоветское" общество после распада СССР).

Вопрос 8. Функции государства

Графические процессоры (graphics processing unit, GPU) - яркий пример того, как технология, спроектированная для задач графической обработки, распространилась на несвязанную область высокопроизводительных вычислений. Современные GPU являются сердцем множества сложнейших проектов в сфере машинного обучения и анализа данных. В нашей обзорной статье мы расскажем, как клиенты Selectel используют оборудование с GPU, и подумаем о будущем науки о данных и вычислительных устройств вместе с преподавателями Школы анализа данных Яндекс.

Графические процессоры за последние десять лет сильно изменились. Помимо колоссального прироста производительности, произошло разделение устройств по типу использования. Так, в отдельное направление выделяются видеокарты для домашних игровых систем и установок виртуальной реальности. Появляются мощные узкоспециализированные устройства: для серверных систем одним из ведущих ускорителей является NVIDIA Tesla P100 , разработанный именно для промышленного использования в дата-центрах. Помимо GPU активно ведутся исследования в сфере создания нового типа процессоров, имитирующих работу головного мозга. Примером может служить однокристальная платформа Kirin 970 с собственным нейроморфным процессором для задач, связанных с нейронными сетями и распознаванием образов.

Подобная ситуация заставляет задуматься над следующими вопросами:

• Почему сфера анализа данных и машинного обучения стала такой популярной?
• Как графические процессоры стали доминировать на рынке оборудования для интенсивной работы с данными?
• Какие исследования в области анализа данных будут наиболее перспективными в ближайшем будущем?

Попробуем разобраться с этими вопросами по порядку, начиная с первых простых видеопроцессоров и заканчивая современными высокопроизводительными устройствами.

Эпоха GPU

Для начала вспомним, что же такое GPU. Graphics Processing Unit — это графический процессор широко используемый в настольных и серверных системах. Отличительной особенностью этого устройства является ориентированность на массовые параллельные вычисления. В отличие от графических процессоров архитектура другого вычислительного модуля CPU (Central Processor Unit) предназначена для последовательной обработки данных. Если количество ядер в обычном CPU измеряется десятками, то в GPU их счет идет на тысячи, что накладывает ограничения на типы выполняемых команд, однако обеспечивает высокую вычислительную производительность в задачах, включающих параллелизм.

Первые шаги

Развитие видеопроцессоров на ранних этапах было тесно связано с нарастающей потребностью в отдельном вычислительном устройстве для обработки двух и трехмерной графики. До появления отдельных схем видеоконтроллеров в 70-х годах вывод изображения осуществлялся через использование дискретной логики, что сказывалось на увеличенном энергопотреблении и больших размерах печатных плат. Специализированные микросхемы позволили выделить разработку устройств, предназначенных для работы с графикой, в отдельное направление.

Следующим революционным событием стало появление нового класса более сложных и многофункциональных устройств — видеопроцессоров. В 1996 году компания 3dfx Interactive выпустила чипсет Voodoo Graphics, который быстро занял 85% рынка специализированных видеоустройств и стал лидером в области 3D графики того времени. После серии неудачных решений менеджмента компании, среди которых была покупка производителя видеокарт STB, 3dfx уступила первенство NVIDIA и ATI (позднее AMD), а в 2002 объявила о своем банкротстве.

Общие вычисления на GPU

В 2006 году NVIDIA объявила о выпуске линейки продуктов GeForce 8 series, которая положила начало новому классу устройств, предназначенных для общих вычислений на графических процессорах (GPGPU). В ходе разработки NVIDIA пришла к пониманию, что большее число ядер, работающих на меньшей частоте, более эффективны для параллельных нагрузок, чем малое число более производительных ядер. Видеопроцессоры нового поколения обеспечили поддержку параллельных вычислений не только для обработки видеопотоков, но также для проблем, связанных с машинным обучением, линейной алгеброй, статистикой и другими научными или коммерческими задачами.

Признанный лидер

Различия в изначальной постановке задач перед CPU и GPU привели к значительным расхождениям в архитектуре устройств - высокая частота против многоядерности. Для графических процессоров это заложило вычислительный потенциал, который в полной мере реализуется в настоящее время. Видеопроцессоры с внушительным количеством более слабых вычислительных ядер отлично справляются с параллельными вычислениями. Центральный же процессор, исторически спроектированный для работы с последовательными задачами, остается лучшим в своей области.

Для примера сравним значения в производительности центрального и графического процессора на выполнении распространенной задачи в нейронных сетях - перемножении матриц высокого порядка. Выберем следующие устройства для тестирования:

• CPU. Intel Xeon E5-2680 v4 — 28 потоков с HyperThreading, 2.4 GHZ;
• GPU. NVIDIA GTX 1080 — 2560 CUDA Cores, 1607 Mhz, 8GB GDDR5X.

Используем пример вычисления перемножения матриц на CPU и GPU в Jupyter Notebook:

В коде выше мы измеряем время, которое потребовалось на вычисление матриц одинакового порядка на центральном или графическом процессоре («Время выполнения»). Данные можно представить в виде графика, на котором горизонтальная ось отображает порядок перемножаемых матриц, а вертикальная - Время выполнения в секундах:

Линия графика, выделенная оранжевым, показывает время, которое требуется для создания данных в обычном ОЗУ, передачу их в память GPU и последующие вычисления. Зеленая линия показывает время, которое требуется на вычисление данных, которые были сгенерированы уже в памяти видеокарты (без передачи из ОЗУ). Синяя отображает время подсчета на центральном процессоре. Матрицы порядка менее 1000 элементов перемножаются на GPU и CPU почти за одинаковое время. Разница в производительности хорошо проявляется с матрицами размерами более 2000 на 2000, когда время вычислений на CPU подскакивает до 1 секунды, а GPU остается близким к нулю.

Более сложные и практические задачи эффективнее решаются на устройстве с графическими процессорами, чем без них. Поскольку проблемы, которые решают наши клиенты на оборудовании с GPU, очень разнообразны, мы решили выяснить, какие самые популярные сценарии использования существуют.

Кому в Selectel жить хорошо с GPU?

Первый вариант, который сразу приходит на ум и оказывается правильной догадкой — это майнинг, однако любопытно отметить, что некоторые применяют его как вспомогательный способ загрузить оборудование на «максимум». В случае аренды выделенного сервера с видеокартами, время свободное от рабочих нагрузок используется для добычи криптовалют, не требующих специализированных установок (ферм) для своего получения.

Ставшие уже в какой-то степени классическими, задачи, связанные с графической обработкой и рендерингом, неизменно находят свое место на серверах Selectel с графическими ускорителями. Использование высокопроизводительного оборудования для таких задач позволяет получить более эффективное решение, чем организация выделенных рабочих мест с видеокартами.

В ходе разговора с нашими клиентами мы также познакомились с представителями Школы анализа данных Яндекс, которая использует мощности Selectel для организации тестовых учебных сред. Мы решили узнать побольше о том, чем занимаются студенты и преподаватели, какие направления машинного обучения сейчас популярны и какое будущее ожидает индустрию, после того как молодые специалисты пополнят ряды сотрудников ведущих организаций или запустят свои стартапы.

Наука о данных

Пожалуй, среди наших читателей не найдется тех, кто не слышал бы словосочетания «нейронные сети» или «машинное обучение». Отбросив маркетинговые вариации на тему этих слов, получается сухой остаток в виде зарождающейся и перспективной науки о данных.

Современный подход к работе с данными включает в себя несколько основных направлений:

• Большие данные (Big Data). Основная проблема в данной сфере - колоссальный объем информации, который не может быть обработан на единственном сервере. С точки зрения инфраструктурного обеспечения, требуется решать задачи создания кластерных систем, масштабируемости, отказоустойчивости, и распределенного хранения данных;
• Ресурсоемкие задачи (Машинное обучение, глубокое обучение и другие). В этом случае поднимается вопрос использования высокопроизводительных вычислений, требующих большого количества ОЗУ и процессорных ресурсов. В таких задачах активно используются системы с графическими ускорителями.

Граница между данными направления постепенно стирается: основные инструменты для работы с большими данным (Hadoop, Spark) внедряют поддержку вычислений на GPU, а задачи машинного обучения охватывают новые сферы и требуют бо́льших объемов данных. Разобраться подробнее нам помогут преподаватели и студенты Школы анализа данных.

Трудно переоценить важность грамотной работы с данными и уместного внедрения продвинутых аналитических инструментов. Речь идёт даже не о больших данных, их «озерах» или «реках», а именно об интеллектуальном взаимодействии с информацией. Происходящее сейчас представляет собой уникальную ситуацию: мы можем собирать самую разнообразную информацию и использовать продвинутые инструменты и сервисы для глубокого анализа. Бизнес внедряет подобные технологии не только для получения продвинутой аналитики, но и для создания уникального продукта в любой отрасли. Именно последний пункт во многом формирует и стимулирует рост индустрии анализа данных.

Новое направление

Повсюду нас окружает информация: от логов интернет-компаний и банковских операций до показаний в экспериментах на Большом адронном коллайдере. Умение работать с этими данными может принести миллионные прибыли и дать ответы на фундаментальные вопросы о строении Вселенной. Поэтому анализ данных стал отдельным направлением исследований среди бизнес и научного сообщества.

Школа анализа данных готовит лучших профильных специалистов и ученых, которые в будущем станут основным источником научных и индустриальных разработок в данной сфере. Развитие отрасли сказывается и на нас как на инфраструктурном провайдере - все больше клиентов запрашивают конфигурации серверов для задач анализа данных.

От специфики задач, стоящих перед нашими клиентами, зависит то, какое оборудование мы должны предлагать заказчикам и в каком направлении следует развивать нашу продуктовую линейку. Совместно со Станиславом Федотовым и Олегом Ивченко мы опросили студентов и преподавателей Школы анализа данных и выяснили, какие технологии они используют для решения практических задач.

Технологии анализа данных

За время обучения слушатели от основ (базовой высшей математики, алгоритмов и программирования) доходят до самых передовых областей машинного обучения. Мы собирали информацию по тем, в которых используются серверы с GPU:

• Глубинное обучение;
• Обучение с подкреплением;
• Компьютерное зрение;
• Автоматическая обработка текстов.

Студенты используют специализированные инструменты в своих учебных заданиях и исследованиях. Некоторые библиотеки предназначены для приведения данных к необходимому виду, другие предназначены для работы с конкретным типом информации, например, текстом или изображениями. Глубинное обучение - одна из самых сложных областей в анализе данных, которая активно использует нейронные сети. Мы решили узнать, какие именно фреймворки преподаватели и студенты применяют для работы с нейронными сетями.

Представленные инструменты обладают разной поддержкой от создателей, но тем не менее, продолжают активно использоваться в учебных и рабочих целях. Многие из них требуют производительного оборудования для обработки задач в адекватные сроки.

Дальнейшее развитие и проекты

Как и любая наука, направление анализа данных будет изменяться. Опыт, который получают студенты сегодня, несомненно войдет в основу будущих разработок. Поэтому отдельно стоит отметить высокую практическую направленность программы - некоторые студенты во время учебы или после начинают стажироваться в Яндексе и применять свои знания уже на реальных сервисах и службах (поиск, компьютерное зрение, распознавание речи и другие).

О будущем анализа данных мы поговорили с преподавателями Школы анализа данных, которые поделились с нами своим видением развития науки о данных.

По мнению Влада Шахуро , преподавателя курса «Анализ изображений и видео», самые интересные задачи в компьютерном зрении - обеспечение безопасности в местах массового скопления людей, управление беспилотным автомобилем и создание приложение с использованием дополненной реальности. Для решения этих задач необходимо уметь качественно анализировать видеоданные и развивать в первую очередь алгоритмы детектирования и слежения за объектами, распознавания человека по лицу и трехмерной реконструкции наблюдаемой сцены. Преподаватель Виктор Лемпицкий , ведущий курс «Глубинное обучение», отдельно выделяет в своем направлении автокодировщики, а также генеративные и состязательные сети.

Один из наставников Школы анализа данных делится своим мнением касательно распространения и начала массового использования машинного обучения:

«Машинное обучение из удела немногих одержимых исследователей превращается в ещё один инструмент рядового разработчика. Раньше (например в 2012) люди писали низкоуровневый код для обучения сверточных сетей на паре видеокарт. Сейчас, кто угодно может за считанные часы:

• скачать веса уже обученной нейросети (например, в keras);
• сделать с ее помощью решение для своей задачи (fine-tuning, zero-shot learning);
• встроить её в свой веб-сайт или мобильное приложение (tensorflow / caffe 2).

Многие большие компании и стартапы уже выиграли на такой стратегии (например, Prisma), но еще больше задач только предстоит открыть и решить. И, быть может, вся эта история с машинным/глубинным обучением когда-нибудь станет такой же обыденностью, как сейчас python или excel»

Точно предсказать технологию будущего сегодня не сможет никто, но когда есть определенный вектор движения можно понимать, что следует изучать уже сейчас. А возможностей для этого в современном мире — огромное множество.

Возможности для новичков

Изучение анализа данных ограничивается высокими требованиями к обучающимся: обширные познания в области математики и алгоритмики, умение программировать. По-настоящему серьезные задачи машинного обучения требуют уже наличия специализированного оборудования. А для желающих побольше узнать о теоретической составляющей науки о данных Школой анализа данных совместно с Высшей Школой Экономики был запущен онлайн курс « ».

Вместо заключения

Рост рынка графических процессоров обеспечивается возрастающим интересом к возможностям таких устройств. GPU применяется в домашних игровых системах, задачах рендеринга и видеообработки, а также там, где требуются общие высокопроизводительные вычисления. Практическое применение задач интеллектуального анализа данных будет проникать все глубже в нашу повседневную жизнь. И выполнение подобных программ наиболее эффективно осуществляется именно с помощью GPU.

Мы благодарим наших клиентов, а также преподавателей и студентов Школы анализа данных за совместную подготовку материала, и приглашаем наших читателей познакомиться с ними поближе .

А опытным и искушенным в сфере машинного обучения, анализа данных и не только мы предлагаем посмотреть от Selectel по аренде серверного оборудования с графическми ускорителями: от простых GTX 1080 до Tesla P100 и K80 для самых требовательных задач.