[[433842]]

本文轉(zhuǎn)自雷鋒網(wǎng)，如需轉(zhuǎn)載請至雷鋒網(wǎng)官網(wǎng)申請授權(quán)。

高性能計算被譽為「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，從國家級重大科研到賦能業(yè)務(wù)鏈一環(huán)，高性能計算領(lǐng)域一直在不斷地變化與發(fā)展。

「計算」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大會上，我們窺見了高性能計算領(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 大會上出現(xiàn)了諸如北京超級云計算中心、內(nèi)蒙古高性能計算公共服務(wù)平臺（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，存儲設(shè)備日益成為高性能計算領(lǐng)域的聚焦點，也成為各大廠商的必爭之地。同時，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。面向國家級大科研項目以外的中小用戶的超算產(chǎn)品呈現(xiàn)上升趨勢，超算從實驗室走向生產(chǎn)、從科研走向商業(yè)，成為時代所趨。

與此同時，大會緊跟國家「十四五」規(guī)劃與「碳達(dá)峰、碳中和」的熱點，展示了高性能計算在自主研發(fā)日益推進下的重要角色（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算的「高門檻」特征。

AI科技評論聯(lián)系了華為、聯(lián)想與戴爾的重要專家，對高性能計算行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢進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)存儲與機器視覺產(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)有新冠病毒庫自動比對，識別并預(yù)測變異點位，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現(xiàn)自動標(biāo)注的對比分析，相同病理變化自動匯集，最終實現(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階，充分體現(xiàn)了高性能計算的社會價值。

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)險人員識別；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從實驗走向生產(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：一是HPC云，即以云服務(wù)的方式提供HPC算力；另一個，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」。但這個方向在業(yè)界的關(guān)注度還較低。

我們做過一個統(tǒng)計，近年來新增的超算場景，80%以上都是數(shù)據(jù)密集型，即參與計算的數(shù)據(jù)量達(dá)到PB級，計算過程中，需要頻繁的進行訪存操作，而且對于整個計算過程中的數(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。

華為在高性能計算領(lǐng)域主要有兩個發(fā)力方向，一個是算力的多樣化，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大會上，我們也展示了為數(shù)據(jù)密集型超算而設(shè)計的超高密存儲硬件，一款是OceanStor Pacific 9950超高密性能存儲節(jié)點，在5U的機柜空間里能夠提供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超高密容量存儲節(jié)點，5U的機柜空間能提供超過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，一套存儲支撐高性能計算、大數(shù)據(jù)分析、AI計算的混合負(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算中心和智算中心成為新的投資熱點，且投資重點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嬎銠C有著極為苛刻的要求，而聯(lián)想在水冷技術(shù)、作業(yè)調(diào)度軟件與存儲方面有獨特的技術(shù)，可以很好地實現(xiàn)客戶對HPC性能或者功耗的要求。

根據(jù)最新全球高性能計算機TOP500榜單顯示，在全球浮點運算性能最強的500臺高性能計算機中，聯(lián)想入圍184臺，連續(xù)七次蟬聯(lián)全球高性能計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、全球最美高性能計算中心巴塞羅那、北京冬奧會的氣象保障系統(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)的豐富的存儲解決方案。

近日，聯(lián)想董事長楊元慶以個人名義，捐贈上海交大最快HPC系統(tǒng)，造價1億人民幣。建成后預(yù)計高校算力排名第一，同時也是國內(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）高性能計算實驗室主任凌巍才：

高性能計算的發(fā)展非常快。在中國，超級計算機的性能以每10年提高1000倍的速度在發(fā)展。

今年的HPC大會前，我參與了同行的討論，談到高性能計算領(lǐng)域的新機遇，主要有四點：

首先，市場需要高性能計算。越來越多的用戶開始購買高性能計算機，高性能計算機可以給用戶帶來好處，幫助用戶實現(xiàn)目標(biāo)。比如，高性能計算可以幫助我們更快地設(shè)計汽車，或更快地判斷材料的性質(zhì)，或進行氣象預(yù)報、模擬地球等等。

其次，高性能計算能夠帶動其他領(lǐng)域科技的發(fā)展，并與行業(yè)領(lǐng)域形成交叉學(xué)科，促進熱門行業(yè)科技發(fā)展。在高性能計算的跨界交叉方面，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，高性能計算機可用于傳統(tǒng)的模擬仿真，如汽車碰撞，采用計算機仿真模擬，不僅提高測試的速度還可以降低了成本。此外，高性能計算還開始用于產(chǎn)品的設(shè)計，比如，在測試汽車駕駛的過程中，外形要如何設(shè)計才能更契合空氣的流動、減少阻力。

第三點，在近期的技術(shù)發(fā)展還顯示，高性能計算仿真、數(shù)據(jù)分析與人工智能在一個通用的平臺上運行是市場的需求和發(fā)展的趨勢。戴爾科技集團根據(jù)采用先進的技術(shù)開發(fā)了開源軟件Omnia，可以幫助用戶在同一硬件平臺上部署和管理軟件組件，運行仿真、數(shù)據(jù)分析和人工智能不同作業(yè)負(fù)載。

最后一點，隨著數(shù)據(jù)量的指數(shù)級的增長，存儲也成為用戶的關(guān)注重點。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，然后進行存儲和計算，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，在高性能計算存儲方案上有非常全面、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產(chǎn)品來匹配。