文 | 本刊記者 邢帆

高性能計(jì)算：助推行業(yè)成就價(jià)值

文 | 本刊記者 邢帆

經(jīng)過多年來的沉淀與發(fā)展，高性能計(jì)算作為第三大科學(xué)方法和第一生產(chǎn)力的地位與作用被廣泛認(rèn)識(shí)，并開始走出原來的科研計(jì)算向更為廣闊的商業(yè)計(jì)算和信息化服務(wù)領(lǐng)域擴(kuò)展。更多的典型應(yīng)用在電子政務(wù)、石油物探、分子材料研究、金融服務(wù)、教育信息化和企業(yè)信息化中得以展現(xiàn)。經(jīng)過十多年的發(fā)展，中國(guó)在高性能計(jì)算水平上已躋身世界先進(jìn)水平。特別值得一提的是，高性能計(jì)算在發(fā)展過程中，不斷完善了其自身的生態(tài)系統(tǒng)的同時(shí)，也極大地促進(jìn)了其他行業(yè)發(fā)展。

行業(yè)助推器

高性能計(jì)算機(jī)最初是用來成為頂尖的科學(xué)問題的解決工具，但現(xiàn)在已經(jīng)漸漸地深入到更多與生活密切相關(guān)的行業(yè)中，比如說大飛機(jī)的研制，石油勘探，教育、氣象還有基因工程、大型裝備的設(shè)計(jì)制造、以及眼下十分火熱的人工智能等等都有高性能計(jì)算技術(shù)參與其中。據(jù)BBC預(yù)計(jì)，2020年全球人工智能市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)183億美元。在未來10年甚至更久的時(shí)間里，人工智能將成為眾多智能產(chǎn)業(yè)技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展的突破點(diǎn)。人工智能的發(fā)展背后，高性能計(jì)算發(fā)揮了十分重要的作用。我國(guó)也希望能夠在人工智能技術(shù)的發(fā)展上實(shí)現(xiàn)拐點(diǎn)突破、甚至拔得頭籌，并為此做出了一系列技術(shù)準(zhǔn)備。

作為一項(xiàng)技術(shù)從市場(chǎng)的角度來講，高性能計(jì)算機(jī)是高技術(shù)、高利潤(rùn)而且市場(chǎng)份額在不斷擴(kuò)大的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。高性能計(jì)算機(jī)在政府部門、科研等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)增強(qiáng)一個(gè)國(guó)家的科技競(jìng)爭(zhēng)力有著不可替代的作用。另外，美國(guó)和歐洲的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，企業(yè)使用高性能計(jì)算機(jī)能夠有效地提高生產(chǎn)率。

中國(guó)在高端計(jì)算機(jī)的研制方面已經(jīng)取得了較好的成績(jī)，掌握了研制高端計(jì)算機(jī)的一些關(guān)鍵技術(shù)，參與高端計(jì)算機(jī)研制的單位已經(jīng)從科研院所發(fā)展到企業(yè)界，有力地推動(dòng)了高端計(jì)算的發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)行業(yè)發(fā)展以及諸多行業(yè)應(yīng)用形成了極大的促進(jìn)。曙光、聯(lián)想、浪潮都是國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的主力廠商。從早期曙光2000超級(jí)服務(wù)器的推出和正在推廣的一些應(yīng)用領(lǐng)域，到航空航天工業(yè)中的數(shù)字風(fēng)洞，可以減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，縮短研制周期，節(jié)約研制費(fèi)用；此外，在生物工程、生物信息學(xué)、船舶設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)和碰撞模擬以及三峽工程施工管理和質(zhì)量控制等領(lǐng)域都有高性能計(jì)算機(jī)成功應(yīng)用的實(shí)例。

科大訊飛股份有限公司云計(jì)算研究院副院長(zhǎng)張致江介紹，人工智能的發(fā)展與高性能計(jì)算技術(shù)有著密切的關(guān)系。在他看來人工智能是分為三個(gè)發(fā)展階段的，運(yùn)算智能、感知智能和認(rèn)知智能。運(yùn)算智能就是我們現(xiàn)在經(jīng)歷和過去長(zhǎng)達(dá)幾十年發(fā)展所經(jīng)歷的智能時(shí)代，讓機(jī)器能存會(huì)算。現(xiàn)在科大訊飛正在致力于做的是感知智能時(shí)代的產(chǎn)品，讓機(jī)器能聽會(huì)說、能看會(huì)認(rèn)。未來，還要能夠讓機(jī)器能理解、會(huì)思考。在能聽會(huì)說方面，能聽就是語音識(shí)別，會(huì)說就是語音的合成，它的后臺(tái)需要依靠非常強(qiáng)大的智能計(jì)算平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)最初就是通過高性能計(jì)算技術(shù)來搭建的。在工業(yè)界，人工智能要獲得成功需要三個(gè)法寶，非常好的網(wǎng)絡(luò)、非常有質(zhì)量的數(shù)據(jù)、以及不斷迭代的漣漪效應(yīng)。AI具有高強(qiáng)的計(jì)算特點(diǎn)。目前AI的目標(biāo)是希望機(jī)器能夠進(jìn)行“類人”的思考，從當(dāng)前的研究結(jié)果來看，機(jī)器與人的距離還是很大的。科學(xué)家研究人腦的臨界數(shù)是1014，機(jī)器的是108，8和14不是簡(jiǎn)單的“加6”的關(guān)系，它帶來的是計(jì)算量的指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)。因此，無論是學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界，其最終的落地都需要非常強(qiáng)大的計(jì)算平臺(tái)。這也對(duì)高性能計(jì)算在內(nèi)的幾大支撐技術(shù)提出了新的需求。

生態(tài)按需調(diào)整

曙光公司副總裁沙超群在談到高性能計(jì)算的整體發(fā)展時(shí)也表示：隨著應(yīng)用需求的不斷變化，高性能計(jì)算的變化確實(shí)是存在的。例如在石油勘探行業(yè)中，應(yīng)用跟不上的時(shí)候，機(jī)器的用武之處也不大。行業(yè)的需求是要計(jì)算出地震的偏移量，從而判斷哪里有油。以前的準(zhǔn)確度只能精確到幾十公里，在此范圍內(nèi)一個(gè)一個(gè)打井試探，打廢了就會(huì)浪費(fèi)很高的成本。而隨著應(yīng)用的逐漸深入，對(duì)準(zhǔn)確率的要求越來越高，需要更強(qiáng)的計(jì)算能力去實(shí)現(xiàn)。2009年，GPU第一次進(jìn)入高性能計(jì)算市場(chǎng)，提高計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)定位，可以計(jì)算出來哪兒有油、哪兒沒油。通俗一點(diǎn)理解就是，原來打10口井下去可能只找到一個(gè)有油的，現(xiàn)在打10口井下去，可以找到8個(gè)地方有油。這就是軟件計(jì)算和真實(shí)應(yīng)用的反饋。由此可見，在高性能計(jì)算供與需的生態(tài)中，隨著GPU、加速器的大量應(yīng)用，硬件和軟件確實(shí)是需要互相適應(yīng)、互相促進(jìn)的。硬件的發(fā)展推動(dòng)了軟件的發(fā)展，軟件又對(duì)機(jī)器提出了新的需求。機(jī)器的計(jì)算能力的提升，又需要軟件不斷地變化適應(yīng)。

據(jù)了解，針對(duì)當(dāng)前人工智能、大數(shù)據(jù)及云計(jì)算的行業(yè)特性，高性能計(jì)算也在不斷完善自身的生態(tài)系統(tǒng)，以滿足應(yīng)用需求，各大廠商也在積極部署以更好的適應(yīng)技術(shù)生態(tài)。曙光重點(diǎn)部署四類大數(shù)據(jù)，包括政府大數(shù)據(jù)、科學(xué)大數(shù)據(jù)、安全大數(shù)據(jù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)。從城市云、智慧城市、地球科學(xué)、氣象預(yù)測(cè)、輿情監(jiān)控與引導(dǎo)、平安城市與預(yù)防犯罪、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)線優(yōu)化、智能制造等各個(gè)方面提升數(shù)據(jù)服務(wù)能力，真正實(shí)現(xiàn)“至慧”應(yīng)用。目前，曙光已經(jīng)建立了完善的戰(zhàn)略部署，基于新一代服務(wù)器的全新升級(jí)，推出了ABC2創(chuàng)新計(jì)算模式。未來，曙光將著重以創(chuàng)新的人工智能計(jì)算能力（AI）、融合高效的大數(shù)據(jù)計(jì)算能力（Big data）、安全可靠的云計(jì)算服務(wù)能力（Cloud）和領(lǐng)先的高性能計(jì)算能力（HPC）賦能各行各業(yè)，深入踐行數(shù)據(jù)中國(guó)戰(zhàn)略，讓全社會(huì)共享數(shù)據(jù)和計(jì)算價(jià)值。據(jù)了解，創(chuàng)新應(yīng)用ABC2是曙光數(shù)據(jù)中國(guó)戰(zhàn)略布局的重要組成部分，將成為曙光在服務(wù)器產(chǎn)品領(lǐng)域的重要發(fā)力點(diǎn)。同時(shí)，該創(chuàng)新模式也將成為曙光參與加深基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與行業(yè)應(yīng)用的有力保障。