（要闻）中国超算提速 融合计算成趋势

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“趋同应该是一种趋势。我们不仅看到了传统高性能计算与ai的融合，也看到了计算架构的融合。我们还看到，高性能计算也将以云计算的形式提供服务。”近日，在2019联想全球超级计算峰会上，中国科学院计算技术研究所所长孙宁辉表示。

在此次峰会上，联想发布了以高性能计算为核心的“沈腾x9000融合计算平台”。该平台可以在一个集群中同时运行高性能计算和人工智能开发，并提供统一的资源调度功能。这是联想瞄准高性能计算的市场“蛋糕”，准备用“融合”的手段来打破游戏。

近年来，超级计算在中国发展迅速。但是，如何让超级计算更好的服务于行业和生活，一直是业内讨论的焦点。

“早些年我们就一直说国内的超级计算在硬件系统上走的更快，但是在应用上跟美国、欧洲、日本等还有很大差距。”第34届国际超级计算大会主席、中国国家超级计算广州中心主任陆钰彤曾经说过，超级计算过去是以系统为中心，注重优化程序，追求更高的性能。但是到了超级计算中心之后，开始向以应用为中心转变，让更多的行业可以更方便的使用超级计算。随着人工智能、大数据和云计算的快速发展，超级计算与它有了更深层次的融合。

e级超级计算制高点“竞赛”

毫无疑问，超级计算机正在成为高性能计算技术进步和科学突破的“引擎”。超级计算机在大气变化模拟、核聚变研究、生命科学和天体物理学研究等最新基础科学领域发挥着越来越重要的作用。

10年前，中国第一台千兆级超级计算机“天河一号”研制成功，从此成为继美国之后第二个研制千兆级超级计算机的国家，次年获得世界最快超级计算机称号。

如今，新一代数十亿台超级计算机，即E级超级计算机，已经成为各国在超级计算领域追求的新目标。e级超级计算机是指每秒可以执行数十亿次数学运算的超级计算机，被全世界公认为“超级计算机领域的下一个皇冠”。

E级计算有多快？天河一号的峰值计算速度是每秒4700万亿次，一个小时，相当于中国13亿人340多年。E级超级计算机的计算速度是天河一号的200倍，一个小时，相当于中国13亿人口7万多年。

中国高性能计算专项研发团队负责人、中山大学数据科学与计算机科学学院院长钱德培表示，各国都不愿意放弃E级超级计算的“制高点”。到目前为止，美国能源部已投入18亿美元建设三台E级超级计算机，首批a21将于2021年上半年上市；日本E级超级计算机fugaku新一代arm处理器已完成，扩展512位，内存由hbm(高带宽内存)处理。“整个系统节点内存很高”，计划明年推出试用；欧盟紧随其后，将在2023年左右建立欧洲E级计算基础设施。

中国在E级超级计算领域也有布局。中国石油东方地球物理研究所数据处理中心总工程师赖以油气勘探为例。“如果没有高性能的计算机，地球物理勘探的很多算法都无法实现，高精度勘探和高精度成像就无从谈起。”他说，做油气勘探实际上就是在地球近地表做CT(Computational层析成像)，从采集开始就要产生大量的数据，这对计算机处理和存储都是很大的挑战。现在，生产的实际需求对超级计算的高性能并行架构和算法提出了更高的要求。

“向融合计算发展是一个自然的过程”

“未来十年将是建筑发展的黄金时代”的观点已经被越来越多的业内人士认可。中国工程院院士李国杰认为，超级计算正面临“70年来从未有过的巨大变化”。在能效增长远低于速度增长的背景下，尤其是在摩尔定律变得无效的背景下，可能会出现一种全新的计算机架构的“寒武纪”大爆发。

联想集团高级副总裁、中国数据中心业务集团总裁佟福耀认为，高性能计算为人工智能和大数据的崛起提供了计算引擎，反过来又推动高性能计算呈现出新的发展形态。“可见，各个层面的协同设计将成为高性能计算发展的关键点。”李国杰还认为，随着人工智能的快速发展，用于智能应用的超级计算机是未来二十年需要高度重视的研究方向。

一个成功的案例是“首破自动捡拾”。地震后，地震观测点接收到的第一波称为初至波。赖何能介绍说，为了勘探石油，他们必须先收拾残局。过去，完成第一次破波拾取将产生30t数据。“30t数据会让30个人连续工作60多天，都是重复性的工作。”他说有了“ai+hpc”，机器每秒可以拾取一千个点，效率大大提高。

"计算向‘融合计算’的发展是一个自然的过程."联想集团首席科学家、北航空航空航天大学教授朱法明表示，计算机性能的提升速度永远赶不上需求的增长速度，因此加快计算能力的提升、促进计算能力的共享、增强科研机构、行业和企业的“能力”势在必行。只有与技术、产业、生态相结合，才能更好地发展科技。

“自主控制不是选项”

自1978年中国启动超级计算机开发项目以来，中国已经走过了40多年。在此期间，许多“卡脖子”环节被破解，一条“新路”骤然破土而出，到达国际前沿。但是从全球来看，尤其是和美国相比，我们还有很多差距。

这种差距存在于超级计算的各个部分，包括高性能处理器和加速器，尤其是3d内存、新存储设备、光交换和光传输。前不久，E级超级计算原型的开发者，如中科曙光、江南计算技术研究院等被美国商务部列入“实体名单”，很多瓶颈技术在国际上已经无法寻求突破。

“在这样的国际环境下，我们必须对当前的发展有一个底线思维。自主和控制可能不是选项，但却是唯一的出路。”钱德培说，在外部限制甚至封锁的条件下，如何继续发展中国的超级计算是我们面临的一个重大问题。虽然自主控制和开放合作并不矛盾，但只有我们强大，有我们能控制的技术，才有可能进行广泛的合作。

钱德培建议，除了重视架构的研究外，下一步还要特别重视构建高性能计算的生态环境。“目前，我们只能依靠自己的处理器来开发系统。从操作系统语言和编译开始，到应用软件的开发，要尽快通过技术辐射形成国产服务器的序列。如果我们不能建立我们的生态环境，我们的技术将毫无用处。”

目前国内大规模科学计算的应用软件基本靠进口。一些国家的一些主要工业企业已经开发了一些应用软件系统，但大多停留在自主开发阶段，缺乏相应的产业化工作，缺乏商业推广应用能力。李国杰说，中国超算资金不到10%用于应用软件开发，约为美国的1/6。人才是填补软件不足的关键，但能培养出高性能计算软件人才的高校却很少，需要加强。

另外，“软件开发要走开源之路”，钱德培说，如果软件封闭在自己的单位，很难成熟。同时要注意超级计算和新技术的融合。他认为，未来将围绕数据构建各种智能加速组件，因此ai和大数据等应用将对超级计算的架构产生影响。

中国青年报中国青年网记者张钧斌来源:中国青年报