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天河二号六连冠,中国超算下一局怎么“玩”?

美国当地时间11月17日~19日,全球超级计算机大会(SC15)在美国奥斯汀召开。国际TOP500组织发布了第46届世界超级计算机500强排行榜,由国防科技大学研制的天河二号超级计算机系统再次位居第一。这是天河二号自2013年6月问世以来,连续6次位居世界超算500强榜首,打破了日本“京K”地球数值模拟器所保持的5连冠世界纪录。同时,在本期榜单中,曙光以49台的成绩超过IBM的45台问鼎榜单系统份额三甲,实现了中国企业在世界超算领域历史性的突破。此次中国超算阵营共拿到了500个席位中的109个,超过欧洲与日本,位居第二,也实现了历史性的突破。中国超算接连创纪录,是否意味着中国已经成为超算强国?

天河二号再次问鼎 美国HPC式微?

天河二号再次位居第一,引发关注,尤其是在今年年初,美国把与超级计算机相关的4家中国机构,包括中国国家超级计算机长沙中心、天津中心、广州中心以及国防科学技术大学列入芯片限制出口黑名单之后,再次升级的天河二号还能不能继续保持领先备受关注。但此次夺冠的依然是没有“换芯”、没有升级的天河二号。

HPC领域资深分析人士赵效民对《中国电子报》记者坦言:“天河二号此次登顶的还是3年前的配置,没有更换芯片,只能说明天河二号跑得实在太快了,所以连续3年都拿了冠军。”

此刻正在美国参加SC15的中国计算机学会高性能计算专业委员会秘书长、中科院研究员张云泉在接受《中国电子报》记者连线采访时透露,天河二号的升级预计推迟到明年下半年进行。升级之后的天河二号将达到100P。

美国一直是全球公认的超算强国,但这TOP500第一的位置连续6次都让中国的天河二号摘得,也有很多声音开始质疑,美国的超算是否真的不行了?难道计算、网络、存储、芯片、软件等方方面面都比中国强的美国,举国力就造不出比天河二号强的超级计算机吗?

张云泉坦言,美国并非造不出可以超过天河二号的机器,而是美国的超级计算机研制计划到2016年年底,都没有研制百P超算的计划和预算。今年5月美国宣布了投资2亿美元研发下一代超级计算机“极光”,但这个计划需要到2018年完成。

曙光副总裁任京旸对《中国电子报》记者表示,这也反映了中美两国在HPC研制上的体制机制和模式的不同,在美国要进行这样的重大投资决策,还需要政府各机构多轮协商,远没有中国高效。

赵效民坦言,此前美国并没有完全举国家之力来发展超级计算机,直到奥马巴不久前发布了“创造全国性的战略计算行动”计划后,才专注于超级计算机研究,有了超算的国家战略。“在紧耦合的行政手段方面中国更有优势,中国几大超算中心皆为国家投资。在美国,超算大系统所属几大实验室,虽然也是国家投资,但都是很有针对性地与自己的研究中心方向、与应用结合得很紧密,美国技术依然是非常领先的,只是发展模式与中国不一样。”赵效民说。

应该说,全球超级计算机的发展具有一定的周期性,在这一轮周期里,中国天河二号持续领跑是一件值得骄傲的事情,也证明了我们在高性能计算上的研发能力和模式的成功。但事实上美国在高性能计算领域的实力从来就不弱,包括在高性能计算的应用维度,美国领先中国至少10年。此前美国人发展高性能计算的路线更为务实,而在“极光”的研发上,美国人开始了新的思路,除了继续采用美国橡树岭、阿岗和劳伦斯利弗莫尔3大国家实验室紧密合作的模式,同时吸收英特尔、科瑞、AMD、IBM等计算机公司参与,这将大大加快科技成果的转化。未来,美国不仅同样“集中精力办大事”,而且是产学研紧密互动,我们的天河二号升级是否还能赢得下一代HPC的领跑权就充满了未知数。中国对高性能计算机的研发依然需要国家和科研机构持续加力。

步入新转型期 中国HPC“怎么玩”?

如果说TOP500前几名较量的是世界各国在HPC上的科研水平,那么HPC的产业实力和应用能力更是世界各国关注的焦点。就像我们参加奥运会,不仅仅是为了拿奥运冠军,更希望由此带动全民运动、增强体质一样。

就产业实力而言,这次榜单还有几个出乎意料的地方。其一是曙光入围49台,超过传统巨头IBM公司的45台,以9.85%%的份额仅次于惠普(31.2%%)和克雷公司(13.8%%)。其二是从整体的台套来看,美国从上一届的231台套下降为201台套,虽然还是第一,但是明显下滑,而中国从上一届的37台套,上升到109台套,增加了两倍。有分析认为,IBM下滑与出售X86服务器事业部与联想有关,也有统计的原因。而美国军团的大幅下滑,不仅与惠普、IBM、戴尔等公司近期的调整分拆有很大的关系,同样也与美国经济发展速度变慢有关。

中国军团在HPC TOP500榜单上的成绩,反映了几个客观真实。一方面,中国经济的高速发展对高性能计算提出更多迫切的需求,而且这样的需求还将持续到“十三五”时期。从“十三五”的开篇来看,有大量的机会与HPC有关,包括智能制造、智慧城市、战略性新兴产业、大数据国家战略等都需要HPC作为基石,结合国际大环境与中国小环境,都将支撑中国HPC发展。

另一方面,从中国HPC企业发展情况来看,包括曙光、联想、浪潮等都进入了新的发展上升期。曙光从中国市场沿着“一带一路”在拓展国际市场,在欧洲、东南亚设置销售和测试中心。联想收购IBM X86服务器而获得HPC能力进入全球企业级市场,浪潮加大国际化的推进等,都使得中国HPC从服务中国市场向服务全球市场拓展有了更大的持续性,以及更大的想象空间。

在中国军团大幅崛起的同时,全球的HPC产业正在进入新的转型时期,在IBM、惠普以及戴尔等进行分拆并购的同时,也在同步布局技术架构的改朝换代。任京旸说:“在互联网时代,HPC必须实现融合创新,包括机器与机器的融合,从单独作战到更多的HPC联合,实现机器与机器协同,包括HPC与其他学科的融合,以及与行业的融合,HPC将会出现更多的行业专用机和行业一体机等。”中国企业必须抓住“十三五”经济转型带来的HPC相关市场机会和HPC技术的融合发展机会进行新的创新,才有机会赢得下一轮HPC发展的话语权。

赵效民表示,应该说目前中国在HPC的硬件能力上已经具备了一定的实力,在竞争对抗的态势之下,中国自主技术发展会进一步加速,自主体系也会进一步完善,下一步硬件的创新速度会相对放缓,对产业的均衡性发展会是利好,包括HPC产业与科研的结合、与现有工业的结合,包括应用水平提升以及人才多样化、人才阶梯化的培养等方面,会得到更多的关注和重视。

曙光高性能计算技术总监戴荣认为,推动高性能计算应用的发展需要国家更进一步的重视,包括知识产权的保护,同时需要在关键的领域来建立几个开放共享的软件平台,比如生物医药、流体发动机、地球模拟装置等,在国外也是这样的发展模式;此外,在推动HPC的易用性、便捷性与服务化上也需要HPC厂商更多投入。目前HPC的使用和运维成本很高,基本上采购成本和运维成本是1∶1的比例,很多机构是买得起但用不起,所以曙光现在也在加快HPC向服务化的转型。

事实上目前中国的HPC发展在整体协同上还需要国家进一步来进行协同,任京旸表示,如何把科研资源和产业资源进行更好地整合联动需要协调,另外软件与硬件的发展也需要协同,许多小科研机构写出不错的HPC软件,但没有更好的硬件平台,没有很好的行业复制和推广平台等,这些都制约了软件与应用的发展。

任京旸最后坦言,目前越来越多的中国HPC厂商加快走出去步伐,但国家对中国HPC的出口限制政策从某种意义上也制约了中国HPC企业加快走出去的步伐。事实上,很多系统的配置很低,完全没有必要进行限售,希望国家能够加快调整。

责任编辑:赵强


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