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| 本文作者： 陳彩嫻 | 2021-11-08 10:02 |
高性能計(jì)算被譽(yù)為「國之重器」，近年來在各行各業(yè)中的「奠基」角色愈加突出，對生物、機(jī)械、材料、氣象、海洋、物理、人工智能等不同領(lǐng)域產(chǎn)生了重要的影響。
從CPU的單核到多核，從1978年的x86體系CPU誕生到GPU加速卡、Arm芯片，從HPC云到HPC與大數(shù)據(jù)、AI的漸趨融合，從國家級(jí)重大科研到賦能業(yè)務(wù)鏈一環(huán)，高性能計(jì)算領(lǐng)域一直在不斷地變化與發(fā)展。
「計(jì)算」距離我們的生活也越來越近。
在10月21日至23日于珠海舉辦的CCF HPC China 2021大會(huì)上，我們窺見了高性能計(jì)算領(lǐng)域的一些新趨勢：
首先，除了國家超算中心，國內(nèi)超算市場上涌現(xiàn)出越來越多由地方政府或企業(yè)主要的超算/智算中心。HPC 2021 大會(huì)上出現(xiàn)了諸如北京超級(jí)云計(jì)算中心、內(nèi)蒙古高性能計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)（青城之光）般優(yōu)秀的超算中心。
其次，隨著可產(chǎn)生數(shù)據(jù)的設(shè)備越來越多，存儲(chǔ)設(shè)備日益成為高性能計(jì)算領(lǐng)域的聚焦點(diǎn)，也成為各大廠商的必爭之地。同時(shí)，面向數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的超算技術(shù)開始嶄露頭角，比如，由CCF高專委發(fā)起、陳國良院士作序的《數(shù)據(jù)密集型超算技術(shù)白皮書》，便引起了超算領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。
此外，超算的商業(yè)化趨勢越來越明顯。面向國家級(jí)大科研項(xiàng)目以外的中小用戶的超算產(chǎn)品呈現(xiàn)上升趨勢，超算從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)、從科研走向商業(yè)，成為時(shí)代所趨。
與此同時(shí)，大會(huì)緊跟國家「十四五」規(guī)劃與「碳達(dá)峰、碳中和」的熱點(diǎn)，展示了高性能計(jì)算在自主研發(fā)日益推進(jìn)下的重要角色（工業(yè)仿真）。在超算技術(shù)的發(fā)展中，行業(yè)先驅(qū)者越發(fā)重視「低能耗」與「環(huán)境友好」，比如聯(lián)想第五代溫水冷服務(wù)器。
或許是受到疫情的影響，本次參展的廠商以遠(yuǎn)近聞名的巨頭為主，鮮見小企業(yè)的身影。這也再次反映了高性能計(jì)算的「高門檻」特征。
AI科技評(píng)論聯(lián)系了華為、聯(lián)想與戴爾的重要專家，對高性能計(jì)算行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢進(jìn)行了精簡干練的分析。他們的發(fā)言整理如下：
華為公司數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與機(jī)器視覺產(chǎn)品線解決方案首席架構(gòu)師陳默：
過去一年全球最重要的事件是抗擊疫情，各國紛紛利用超算展開科技抗疫，分析病毒，做好防控。
令我印象最深刻的研究突破是中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)現(xiàn)mNGS宏基因組多模態(tài)組學(xué)數(shù)據(jù)分析，在完成去人源的基礎(chǔ)上與現(xiàn)有新冠病毒庫自動(dòng)比對，識(shí)別并預(yù)測變異點(diǎn)位，查找變異源序列，結(jié)合高清影像、AI算法，對新冠肺炎肺部病灶實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)注的對比分析，相同病理變化自動(dòng)匯集，最終實(shí)現(xiàn)對新冠病毒的溯源和智能醫(yī)學(xué)分析。
這一研究成果的突破之處，在于打破了科學(xué)計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析的邊界，通過跨界協(xié)同，讓國家科技抗疫的能力上了新臺(tái)階，充分體現(xiàn)了高性能計(jì)算的社會(huì)價(jià)值。
此外，傳統(tǒng)的HPC技術(shù)廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究領(lǐng)域，但是，隨著HPC、AI和大數(shù)據(jù)應(yīng)用走向融合，我們也看到一些新的變化，如各超算中心的算力廣泛應(yīng)用于國家的疫情防控，風(fēng)險(xiǎn)人員識(shí)別；又如越來越的的大企業(yè)，如能源行業(yè)、制造行業(yè)，把HPC作為了企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)，承擔(dān)了企業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)。HPC從實(shí)驗(yàn)走向生產(chǎn)，從科研走向商業(yè)的趨勢逐漸明確。
當(dāng)前，HPC的發(fā)展方向主要有兩個(gè)：一是HPC云，即以云服務(wù)的方式提供HPC算力；另一個(gè)，則是HPDA，即HPC、AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)的融合，也就是「數(shù)據(jù)密集型超算」。但這個(gè)方向在業(yè)界的關(guān)注度還較低。
我們做過一個(gè)統(tǒng)計(jì)，近年來新增的超算場景，80%以上都是數(shù)據(jù)密集型，即參與計(jì)算的數(shù)據(jù)量達(dá)到PB級(jí)，計(jì)算過程中，需要頻繁的進(jìn)行訪存操作，而且對于整個(gè)計(jì)算過程中的數(shù)據(jù)可靠性和安全性均有較高要求。這說明數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用已成為超算的主流應(yīng)用，而如何用得好、用得放心，即將成為超算領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。
華為在高性能計(jì)算領(lǐng)域主要有兩個(gè)發(fā)力方向，一個(gè)是算力的多樣化，通過鯤鵬和昇騰芯片提供CPU算力與AI算力；另一個(gè)則是更多地面向數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，通過整合異構(gòu)算力、高密存儲(chǔ)與無損網(wǎng)絡(luò)的能力，提供數(shù)據(jù)密集型超算整體方案。
今年的HPC大會(huì)上，我們也展示了為數(shù)據(jù)密集型超算而設(shè)計(jì)的超高密存儲(chǔ)硬件，一款是OceanStor Pacific 9950超高密性能存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，在5U的機(jī)柜空間里能夠提供160GBps的帶寬或者200萬IOPS，空間性能密度業(yè)界最優(yōu)，另一款OceanStor Pacific 9550超高密容量存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，5U的機(jī)柜空間能提供超過1.6PB的容量，為海量數(shù)據(jù)的增長提供彈性靈活的擴(kuò)容方案。
OceanStor Pacific使用的創(chuàng)新軟件框架，通過大小IO自適應(yīng)數(shù)據(jù)流、融合非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)索引、超高密硬件和彈性EC算法等技術(shù)架構(gòu)的突破，打破高性能數(shù)據(jù)分析的性能墻、協(xié)議墻和容量墻，一套存儲(chǔ)支撐高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、AI計(jì)算的混合負(fù)載，大幅提升數(shù)據(jù)分析效率。
聯(lián)想企業(yè)科技集團(tuán)HPC&AI營銷總經(jīng)理于濤：
過去一年，HPC領(lǐng)域主要展示了兩個(gè)重要的趨勢：
趨勢一，新基建下，以地方政府為核心興建的大型高性能計(jì)算中心和智算中心成為新的投資熱點(diǎn)，且投資重點(diǎn)逐漸聚焦在融合了人工智能算力的新型智算中心上。
趨勢二，在國家「十四五」規(guī)劃與「雙碳」目標(biāo)的驅(qū)使下，高性能計(jì)算的技術(shù)研發(fā)也越來越重視低碳和低能耗。HPC數(shù)據(jù)中心的能耗被高度關(guān)注，且越來越多人提出對PUE指標(biāo)的要求。液冷正在替代風(fēng)冷成為HPC數(shù)據(jù)中心的主流散熱技術(shù)。數(shù)據(jù)中心的余熱回收也被越來越多的人關(guān)注。
聯(lián)想高性能計(jì)算解決方案應(yīng)用于政府、教育、制造、醫(yī)療、金融、能源等，尤其注重HPC與生命科學(xué)、工業(yè)仿真、金融量化交易與氣象等領(lǐng)域的結(jié)合。這些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī)有著極為苛刻的要求，而聯(lián)想在水冷技術(shù)、作業(yè)調(diào)度軟件與存儲(chǔ)方面有獨(dú)特的技術(shù)，可以很好地實(shí)現(xiàn)客戶對HPC性能或者功耗的要求。
根據(jù)最新全球高性能計(jì)算機(jī)TOP500榜單顯示，在全球浮點(diǎn)運(yùn)算性能最強(qiáng)的500臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)中，聯(lián)想入圍184臺(tái)，連續(xù)七次蟬聯(lián)全球高性能計(jì)算提供商份額第一名。聯(lián)想HPC在全球范圍內(nèi)，擁有廣泛的影響力，其中德國萊布尼茲、韓國氣象局、德國馬克思-普朗克研究所、全球最美高性能計(jì)算中心巴塞羅那、北京冬奧會(huì)的氣象保障系統(tǒng)北京氣象局HPC局均由聯(lián)想建設(shè)。
在今年的HPC大會(huì)上，聯(lián)想主要展出的王牌產(chǎn)品包括聯(lián)想第五代溫水冷服務(wù)器，有助于降低功耗，還有針對工業(yè)仿真場景的基于LSF作業(yè)調(diào)度技術(shù)，以及基于GPFS文件系統(tǒng)的豐富的存儲(chǔ)解決方案。
近日，聯(lián)想董事長楊元慶以個(gè)人名義，捐贈(zèng)上海交大最快HPC系統(tǒng)，造價(jià)1億人民幣。建成后預(yù)計(jì)高校算力排名第一，同時(shí)也是國內(nèi)首次采用了聯(lián)想第五代溫水冷技術(shù)的集群。
戴爾（中國）高性能計(jì)算實(shí)驗(yàn)室主任凌巍才：
高性能計(jì)算的發(fā)展非常快。在中國，超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能以每10年提高1000倍的速度在發(fā)展。
今年的HPC大會(huì)前，我參與了同行的討論，談到高性能計(jì)算領(lǐng)域的新機(jī)遇，主要有四點(diǎn)：
首先，市場需要高性能計(jì)算。越來越多的用戶開始購買高性能計(jì)算機(jī)，高性能計(jì)算機(jī)可以給用戶帶來好處，幫助用戶實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。比如，高性能計(jì)算可以幫助我們更快地設(shè)計(jì)汽車，或更快地判斷材料的性質(zhì)，或進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)、模擬地球等等。
其次，高性能計(jì)算能夠帶動(dòng)其他領(lǐng)域科技的發(fā)展，并與行業(yè)領(lǐng)域形成交叉學(xué)科，促進(jìn)熱門行業(yè)科技發(fā)展。在高性能計(jì)算的跨界交叉方面，戴爾注重生命科學(xué)和與高端制造業(yè)的結(jié)合，在生命科學(xué)中，提供面向生命科學(xué)的高性能計(jì)算方案，可以加快基因分析和疫苗藥物的研發(fā)速度。在制造業(yè)中，高性能計(jì)算機(jī)可用于傳統(tǒng)的模擬仿真，如汽車碰撞，采用計(jì)算機(jī)仿真模擬，不僅提高測試的速度還可以降低了成本。此外，高性能計(jì)算還開始用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，比如，在測試汽車駕駛的過程中，外形要如何設(shè)計(jì)才能更契合空氣的流動(dòng)、減少阻力。雷鋒網(wǎng)
第三點(diǎn)，在近期的技術(shù)發(fā)展還顯示，高性能計(jì)算仿真、數(shù)據(jù)分析與人工智能在一個(gè)通用的平臺(tái)上運(yùn)行是市場的需求和發(fā)展的趨勢。戴爾科技集團(tuán)根據(jù)采用先進(jìn)的技術(shù)開發(fā)了開源軟件Omnia，可以幫助用戶在同一硬件平臺(tái)上部署和管理軟件組件，運(yùn)行仿真、數(shù)據(jù)分析和人工智能不同作業(yè)負(fù)載。雷鋒網(wǎng)
最后一點(diǎn)，隨著數(shù)據(jù)量的指數(shù)級(jí)的增長，存儲(chǔ)也成為用戶的關(guān)注重點(diǎn)。比如生命科學(xué)中基因分析應(yīng)用，先是基因數(shù)據(jù)獲得，然后進(jìn)行存儲(chǔ)和計(jì)算，最后還需要將結(jié)果數(shù)據(jù)歸檔和后期查詢。由于基因數(shù)據(jù)量是非常龐大的，對不同階段（Pipeline）對數(shù)據(jù)有不同的訪問要求。戴爾公司收購了EMC（易安信）公司后，在高性能計(jì)算存儲(chǔ)方案上有非常全面、領(lǐng)先的產(chǎn)品。針對不同形式的數(shù)據(jù)和訪問需求，我們都有不同的存儲(chǔ)產(chǎn)品來匹配。雷鋒網(wǎng)
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