近日,全球超算500強(qiáng)中國上榜數(shù)量蟬聯(lián)第一的消息讓高性能計算(HPC)再次引發(fā)關(guān)注。高性能計算是一個國家的綜合國力體現(xiàn),是支撐國家實力持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,世界各國都在積極建立、強(qiáng)化超級計算中心,提升高性能計算能力。占有如此重要戰(zhàn)略位置的高性能計算未來發(fā)展會是怎樣的呢?
你追我趕發(fā)展迅速
全球超級計算機(jī)500強(qiáng)榜單始于1993年,由國際組織“TOP500”編制,每半年發(fā)布一次,是給全球已安裝的超級計算機(jī)排座次的知名榜單。6月17日,新一期全球超級計算機(jī)500強(qiáng)榜單面世,中國超算上榜數(shù)量蟬聯(lián)第一,美國超算“頂點”仍是運算速度冠軍。
中國境內(nèi)有219臺超算上榜,在上榜數(shù)量上位列第一,美國以116臺位列第二,日本、法國、英國和德國依次位居其后。這是2017年11月以來,中國超算上榜數(shù)量連續(xù)第四次位居第一。其中,中國“超算三強(qiáng)”聯(lián)想、浪潮、曙光分別貢獻(xiàn)了173臺、71臺和63臺,分列廠商榜單的前三位。值得一提的是,聯(lián)想上榜超算數(shù)量較2018年11月榜單增加33臺,于去年就已經(jīng)成為TOP500超級計算機(jī)全球最大的供應(yīng)商。2018年的數(shù)據(jù)顯示,全球500臺最強(qiáng)大的超級電腦中有近1/4執(zhí)行聯(lián)想裝置。
從新一期全球超級計算機(jī)500強(qiáng)榜單來看,中國在數(shù)量上繼續(xù)增長,美國在最快超算上領(lǐng)跑,其在超算運算速度上仍有較大的優(yōu)勢。美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室開發(fā)的“頂點”以每秒14.86萬億次的浮點計算能力再次登頂,打破了在半年前榜單上的每秒14.35萬億次的紀(jì)錄。而美國能源部下屬勞倫斯利弗莫爾國家實驗室開發(fā)的“山脊”、中國超算“神威·太湖之光”和“天河二號”分列二、三、四位。
中科院計算所研究員、國家超算濟(jì)南中心主任張云泉告訴《中國電子報》記者,本期全球超級計算機(jī)500強(qiáng)榜單變化不大,中國排在前50的超級計算機(jī)較少,形成“頭重腿長腰細(xì)”的形態(tài)。目前,中國已經(jīng)是超算大國,但還不是超算強(qiáng)國。
賽迪顧問分析師劉新表示,從榜單數(shù)量來看,中國在超算上榜數(shù)量上位列第一,可以看出中國在高性能計算方面實力是逐年提升。雖然美國上榜數(shù)量位列第二,但在單節(jié)點的計算能力上,中國與美國的差距仍然很大。并且,排名并不能夠代表高性能計算應(yīng)用的真實情況,受制于高性能軟件發(fā)展,國內(nèi)的高性能計算應(yīng)用還是較匱乏,也較落后,很多產(chǎn)品難以發(fā)揮其真正的規(guī)模計算能力。另外,在體系架構(gòu)創(chuàng)新方面我們還需多元化發(fā)展。
架構(gòu)創(chuàng)新成為重點
現(xiàn)階段超算目標(biāo)不再局限于提升系統(tǒng)計算性能,而更偏重于發(fā)展自身超算技術(shù),HPC發(fā)展之路可謂從Supercomputer到Supercomputing(從超級計算機(jī)到超級計算技術(shù))。劉新告訴《中國電子報》記者,高性能計算機(jī)實現(xiàn)的是高性能計算,每年技術(shù)演進(jìn)的重心不再是傳統(tǒng)的集群方式,而是基于體系架構(gòu)創(chuàng)新。目前,更多的廠商開始利用新的技術(shù)架構(gòu),如GPU+CPU的混合架構(gòu)。CPU本身的性能與架構(gòu)也會向多核、眾核的方向發(fā)展。未來,也會出現(xiàn)AI+HPC這類組合應(yīng)用。
張云泉表示,為了支撐多元化的應(yīng)用需求、適應(yīng)多樣的計算需求,超級計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu),也會向異構(gòu)化方向發(fā)展。而超級異構(gòu)的創(chuàng)意性架構(gòu)需要多元化的評價標(biāo)準(zhǔn),本次全球超級計算機(jī)500強(qiáng)發(fā)布會上也提到了推動測試標(biāo)準(zhǔn)多元化發(fā)展的目標(biāo)。
云超算賦能全行業(yè)
高性能計算機(jī)的用途有很多。目前,中國有6個超級計算中心,已經(jīng)構(gòu)建了從編譯器、操作系統(tǒng)、開發(fā)環(huán)境到應(yīng)用平臺的較為完善的軟件生態(tài)鏈,應(yīng)用領(lǐng)域涉及天氣氣候、航空航天、先進(jìn)制造、新材料等眾多方面。目前,高性能計算正從傳統(tǒng)的科學(xué)計算向新型的計算領(lǐng)域快速擴(kuò)散,如人工智能、云計算和大數(shù)據(jù)等都和超級計算的計算能力有密切的關(guān)系,尤其在人工智能智方面起到了很大的推動作用。高性能計算的算力為大數(shù)據(jù)的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)保障,大數(shù)據(jù)又是人工智能發(fā)展的支撐。同時,人工智能的發(fā)展和應(yīng)用促進(jìn)大數(shù)據(jù)的爆發(fā)增長和算力的技術(shù)提升,三者有著密切的關(guān)聯(lián)。有專家表示,高性能計算直接帶動人工智能和大數(shù)據(jù)的發(fā)展。人工智能滲透性強(qiáng),在各行業(yè)都有體現(xiàn),如智能工業(yè)、智能醫(yī)療、智能交通等方面。人工智能的發(fā)展需要芯片、算法、硬件等解決方案,技術(shù)偏“硬”。而大數(shù)據(jù)基于海量數(shù)據(jù)分析,技術(shù)偏“軟”。兩者相輔相成、相互結(jié)合才能賦能每一個行業(yè)。
大數(shù)據(jù)的特色在于對海量數(shù)據(jù)的挖掘,但它必須依托云計算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫、云存儲和/或虛擬化技術(shù)。從技術(shù)上看,大數(shù)據(jù)與云計算的關(guān)系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。“未來的高性能計算可能還要和云計算融合,即所謂的高性能云計算。高性能云計算會成為高性能計算向大眾、向整個社會普及的窗口,在未來計算的建設(shè)中將發(fā)揮越來越重要的作用。”張云泉對《中國電子報》記者說。
張云泉表示,面對新的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,超級計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和軟件生態(tài)都要不停地創(chuàng)新和進(jìn)化。與新的應(yīng)用領(lǐng)域融合創(chuàng)新,這也是目前超算發(fā)展的主要挑戰(zhàn)。
算力工廠惠及大眾
隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的來臨,高性能計算已經(jīng)逐漸走出實驗室,進(jìn)入企業(yè)應(yīng)用,和我們的生活息息相關(guān)。相比過去,高性能計算這個主要用于科研機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)已經(jīng)在逐漸“平民化”。
“當(dāng)前高性能計算的應(yīng)用主要還是集中在科學(xué)計算方面,如模擬仿真,基因測序、大腦研究、天體物理學(xué)、人工智能、氣候科學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、汽車和航空等領(lǐng)域。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)的發(fā)展,我認(rèn)為HPC的服務(wù)模式也會發(fā)生一些變化。從傳統(tǒng)科學(xué)研究走向商用,通過HPC平臺對外輸出類似海量數(shù)據(jù)的處理、HPC應(yīng)用軟件開發(fā)與測試等在線服務(wù)。”劉新向《中國電子報》記者表示。
目前無論是高精尖領(lǐng)域,還是以全球人口為龐大基數(shù)的運算分析領(lǐng)域,對于算力的需求都是持續(xù)增長的。未來高性能計算的服務(wù)模式,應(yīng)充分利用現(xiàn)有資源,實現(xiàn)算力的開發(fā)、共享,讓算力惠及民生,走入千家萬戶,使企業(yè)甚至個人皆可享有算力帶來的便利。
“隨著高性能計算的快速發(fā)展,對計算力的需求越來越旺盛,我們將來可能會進(jìn)入一個算力經(jīng)濟(jì)的時代。甚至?xí)霈F(xiàn)類似于發(fā)電廠的算力工廠,可以簡單、便宜地把計算能力輸送到社會的方方面面。”張云泉說,“未來我們可能會進(jìn)入一個國家超算中心和算力工廠并存的時代,這樣既可以滿足社會高精尖領(lǐng)域的需求,也可以滿足經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新和社會生活等各個方面的需求。”(記者 馬利亞)
轉(zhuǎn)自:中國電子報
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