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云计算

上榜数量全球第一,中国超算未来怎么走?

近日,全球超算500强中国上榜数量蝉联第一的消息让高性能计算(HPC)再次引发关注。高性能计算是一个国家的综合国力体现,是支撑国家实力持续发展的关键技术之一,世界各国都在积极建立、强化超级计算中心,提升高性能计算能力。占有如此重要战略位置的高性能计算未来发展会是怎样的呢?

你追我赶发展迅速

全球超级计算机500强榜单始于1993年,由国际组织“TOP500”编制,每半年发布一次,是给全球已安装的超级计算机排座次的知名榜单。6月17日,新一期全球超级计算机500强榜单面世,中国超算上榜数量蝉联第一,美国超算“顶点”仍是运算速度冠军。

中国境内有219台超算上榜,在上榜数量上位列第一,美国以116台位列第二,日本、法国、英国和德国依次位居其后。这是2017年11月以来,中国超算上榜数量连续第四次位居第一。其中,中国“超算三强”联想、浪潮、曙光分别贡献了173台、71台和63台,分列厂商榜单的前三位。值得一提的是,联想上榜超算数量较2018年11月榜单增加33台,于去年就已经成为TOP500超级计算机全球最大的供应商。2018年的数据显示,全球500台最强大的超级电脑中有近1/4执行联想装置。

从新一期全球超级计算机500强榜单来看,中国在数量上继续增长,美国在最快超算上领跑,其在超算运算速度上仍有较大的优势。美国能源部下属橡树岭国家实验室开发的“顶点”以每秒14.86万亿次的浮点计算能力再次登顶,打破了在半年前榜单上的每秒14.35万亿次的纪录。而美国能源部下属劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发的“山脊”、中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”分列二、三、四位。

中科院计算所研究员、国家超算济南中心主任张云泉告诉《中国电子报》记者,本期全球超级计算机500强榜单变化不大,中国排在前50的超级计算机较少,形成“头重腿长腰细”的形态。目前,中国已经是超算大国,但还不是超算强国。

赛迪顾问分析师刘新表示,从榜单数量来看,中国在超算上榜数量上位列第一,可以看出中国在高性能计算方面实力是逐年提升。虽然美国上榜数量位列第二,但在单节点的计算能力上,中国与美国的差距仍然很大。并且,排名并不能够代表高性能计算应用的真实情况,受制于高性能软件发展,国内的高性能计算应用还是较匮乏,也较落后,很多产品难以发挥其真正的规模计算能力。另外,在体系架构创新方面我们还需多元化发展。

架构创新成为重点

现阶段超算目标不再局限于提升系统计算性能,而更偏重于发展自身超算技术,HPC发展之路可谓从Supercomputer到Supercomputing(从超级计算机到超级计算技术)。刘新告诉《中国电子报》记者,高性能计算机实现的是高性能计算,每年技术演进的重心不再是传统的集群方式,而是基于体系架构创新。目前,更多的厂商开始利用新的技术架构,如GPU+CPU的混合架构。CPU本身的性能与架构也会向多核、众核的方向发展。未来,也会出现AI+HPC这类组合应用。

张云泉表示,为了支撑多元化的应用需求、适应多样的计算需求,超级计算机的体系结构,也会向异构化方向发展。而超级异构的创意性架构需要多元化的评价标准,本次全球超级计算机500强发布会上也提到了推动测试标准多元化发展的目标。

云超算赋能全行业

高性能计算机的用途有很多。目前,中国有6个超级计算中心,已经构建了从编译器、操作系统、开发环境到应用平台的较为完善的软件生态链,应用领域涉及天气气候、航空航天、先进制造、新材料等众多方面。目前,高性能计算正从传统的科学计算向新型的计算领域快速扩散,如人工智能、云计算和大数据等都和超级计算的计算能力有密切的关系,尤其在人工智能智方面起到了很大的推动作用。高性能计算的算力为大数据的发展提供了坚实的基础保障,大数据又是人工智能发展的支撑。同时,人工智能的发展和应用促进大数据的爆发增长和算力的技术提升,三者有着密切的关联。有专家表示,高性能计算直接带动人工智能和大数据的发展。人工智能渗透性强,在各行业都有体现,如智能工业、智能医疗、智能交通等方面。人工智能的发展需要芯片、算法、硬件等解决方案,技术偏“硬”。而大数据基于海量数据分析,技术偏“软”。两者相辅相成、相互结合才能赋能每一个行业。

大数据的特色在于对海量数据的挖掘,但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库、云存储和/或虚拟化技术。从技术上看,大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。“未来的高性能计算可能还要和云计算融合,即所谓的高性能云计算。高性能云计算会成为高性能计算向大众、向整个社会普及的窗口,在未来计算的建设中将发挥越来越重要的作用。”张云泉对《中国电子报》记者说。

张云泉表示,面对新的行业应用领域,超级计算机的体系结构和软件生态都要不停地创新和进化。与新的应用领域融合创新,这也是目前超算发展的主要挑战。

算力工厂惠及大众

随着互联网时代的来临,高性能计算已经逐渐走出实验室,进入企业应用,和我们的生活息息相关。相比过去,高性能计算这个主要用于科研机构的系统已经在逐渐“平民化”。

“当前高性能计算的应用主要还是集中在科学计算方面,如模拟仿真,基因测序、大脑研究、天体物理学、人工智能、气候科学、化学、生物学、汽车和航空等领域。随着人工智能、大数据的发展,我认为HPC的服务模式也会发生一些变化。从传统科学研究走向商用,通过HPC平台对外输出类似海量数据的处理、HPC应用软件开发与测试等在线服务。”刘新向《中国电子报》记者表示。

目前无论是高精尖领域,还是以全球人口为庞大基数的运算分析领域,对于算力的需求都是持续增长的。未来高性能计算的服务模式,应充分利用现有资源,实现算力的开发、共享,让算力惠及民生,走入千家万户,使企业甚至个人皆可享有算力带来的便利。

“随着高性能计算的快速发展,对计算力的需求越来越旺盛,我们将来可能会进入一个算力经济的时代。甚至会出现类似于发电厂的算力工厂,可以简单、便宜地把计算能力输送到社会的方方面面。”张云泉说,“未来我们可能会进入一个国家超算中心和算力工厂并存的时代,这样既可以满足社会高精尖领域的需求,也可以满足经济创新和社会生活等各个方面的需求。”

责任编辑:马利亚


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