文／本刊記者 項(xiàng)陽

林新華上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心副主任

在就高校算力服務(wù)建設(shè)話題接受本刊采訪時(shí)，上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心副主任林新華多次提到“學(xué)科融合”的重要性。計(jì)算機(jī)專業(yè)背景和計(jì)算科學(xué)專業(yè)背景的人才共同組成了交大計(jì)算團(tuán)隊(duì)，通過學(xué)科融合，交大將計(jì)算能力的培養(yǎng)融入專業(yè)課教學(xué)中，并讓科研團(tuán)隊(duì)專注于科研創(chuàng)新，讓算力服務(wù)充分支撐教學(xué)和科研。

關(guān)于高校算力服務(wù)的現(xiàn)狀和前景，林新華指出，當(dāng)前高校算力建設(shè)正處于“爆發(fā)”的風(fēng)口。但最重要的是要加強(qiáng)自主創(chuàng)新，未雨綢繆，讓算力建設(shè)“可持續(xù)發(fā)展”。

計(jì)算是AI最關(guān)鍵的技術(shù)

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：近年來，我國算力服務(wù)建設(shè)取得了不少進(jìn)展?！皷|數(shù)西算”工程啟動(dòng)已逾一周年，正從系統(tǒng)布局進(jìn)入全面建設(shè)階段。在您看來，當(dāng)前我國算力行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)了哪些特點(diǎn)和趨勢(shì)？

林新華：“東數(shù)西算”工程在2022年正式全面啟動(dòng)，一年多來，“東數(shù)西算”工程做了很多事?？偨Y(jié)來說主要呈現(xiàn)了兩個(gè)特點(diǎn)：一是連點(diǎn)成網(wǎng)，二是小網(wǎng)連大網(wǎng)。

連點(diǎn)成網(wǎng)。我們知道，“東數(shù)西算”工程計(jì)劃在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8地建設(shè)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個(gè)國家數(shù)據(jù)中心集群。我們可以把這些樞紐節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)中心集群看成“點(diǎn)”。在工程前期，主要工作是對(duì)這些“點(diǎn)”的內(nèi)部進(jìn)行建設(shè)。而從今年開始，在對(duì)“點(diǎn)”布局建設(shè)的同時(shí)，在國家樞紐節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)一步打通網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，慢慢將“點(diǎn)”連成“網(wǎng)”。近日，科技部啟動(dòng)國家超算互聯(lián)網(wǎng)部署工作，通過將國家級(jí)超算中心、區(qū)域性超算中心、高校超算中心等互相連接起來，打造國家算力底座，促進(jìn)超算算力的一體化運(yùn)營，就可以看作是“連點(diǎn)成網(wǎng)”的行動(dòng)。

小網(wǎng)連大網(wǎng)。除了國家級(jí)超算互聯(lián)網(wǎng)外，實(shí)際上，各地也都在建設(shè)城市級(jí)的算力網(wǎng)。例如，上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)近日發(fā)布《推進(jìn)算力資源統(tǒng)一調(diào)度指導(dǎo)意見》，提出逐步推進(jìn)建設(shè)“算網(wǎng)布局不斷完善、算力資源供給充沛、算力結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化、算效水平穩(wěn)步提升、應(yīng)用場景不斷豐富”的發(fā)展格局。再如，武漢市計(jì)劃將集約型超算中心與分散型中小型算力站連接形成城市算力網(wǎng)，再通過CENI（未來網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施）并入國家算力骨干網(wǎng)，作為中部樞紐節(jié)點(diǎn)與東西部形成算力互調(diào)。

從國家層面看，當(dāng)前我國算力行業(yè)的發(fā)展布局，一方面將國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)“連點(diǎn)成網(wǎng)”；另一方面將小的城市級(jí)算力網(wǎng)連到大的國家級(jí)算力網(wǎng)，打造支撐數(shù)字中國建設(shè)的“信息高速公路”。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：近來，ChatGPT等人工智能應(yīng)用備受關(guān)注。您認(rèn)為，ChatGPT的出現(xiàn)對(duì)算力行業(yè)將產(chǎn)生怎樣的影響？最近一兩年有哪些重大的技術(shù)突破推動(dòng)著算力行業(yè)的發(fā)展？

林新華：“計(jì)算是對(duì)人工智能最關(guān)鍵的技術(shù)。”我認(rèn)為，中國工程院院士、阿里云創(chuàng)始人王堅(jiān)的這句話最能概括對(duì)ChatGPT熱潮的思考。這意味著，人工智能有多“火”，計(jì)算就有多重要。

實(shí)際上，近一兩年來，推動(dòng)算力發(fā)展的重大技術(shù)，沒有什么能和大模型（Large Language Model）的涌現(xiàn)相比。它極大地促進(jìn)了大家對(duì)算力重要性的認(rèn)知。猶如“舊時(shí)王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”，人們意識(shí)到，大模型這個(gè)此前離普通人遙不可及的“高端”技術(shù)，似乎一夜之間開始涌入并改變我們的生活。

2012年12月，中國高校最強(qiáng)算力基座“思源一號(hào)”在上海交通大學(xué)的啟用備受矚目。

其中，GPT-4是大模型浪潮的引領(lǐng)者，引發(fā)了海量算力需求，讓大家看到了無限潛能。但與此同時(shí)，算力的現(xiàn)狀卻阻礙著基于Transformer（轉(zhuǎn)換器）架構(gòu)的GPT-4等大模型的進(jìn)一步發(fā)展。我們簡單估算一下，如果GPT-4模型是1萬塊GPU（顯卡）訓(xùn)練而成（另一種說法是2.5萬塊GPU），根據(jù)GPT-3向GPT-4迭代的規(guī)律，GPT-5的訓(xùn)練量可能需要60萬塊GPU，而當(dāng)前的算力和電力根本無法滿足需求。接下來，GPT-4可能會(huì)有一些遞進(jìn)性的技術(shù)進(jìn)展，并在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域里慢慢落實(shí)，但由于算力所限，它無法迅速實(shí)現(xiàn)迭代升級(jí)。

總之，GPT-4的出現(xiàn)引爆了算力危機(jī)，但也引起大家對(duì)算力的關(guān)注，讓算力對(duì)人工智能的重要性成為一種共識(shí)。這也將推動(dòng)算力基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)一步發(fā)展。

讓計(jì)算深度融入教學(xué)

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：在高校，近幾年也掀起了一股算力建設(shè)熱潮。您認(rèn)為，從發(fā)展時(shí)機(jī)上看，高校超算是否到了一個(gè)突破的風(fēng)口？高校算力建設(shè)“爆發(fā)”背后的原因是什么？

林新華：當(dāng)前，高校超算的確到了突破的風(fēng)口?？偨Y(jié)起來有三方面原因。

第一，高校對(duì)算力的需求有了突破性增長。除了高校自身的科研、教學(xué)算力需求一直在穩(wěn)步增長，如今又疊加了對(duì)大模型訓(xùn)練的需求，使高校的算力需求變得非常旺盛。

第二，高校的算力需求在有些情況下無法通過國家級(jí)超算中心得到滿足，這促使高校開始建設(shè)和發(fā)展自己的超算中心。這是因?yàn)楦咝５慕處熡脩舴浅６?，?duì)算力的需求也都各不相同，很難通過國家級(jí)超算為每個(gè)用戶都定制開發(fā)適配性的軟件。

第三，去年9月，教育部出臺(tái)新政擴(kuò)大教育投資提供貼息貸款，加速高校數(shù)字化進(jìn)程。根據(jù)計(jì)劃，專項(xiàng)貼息貸款重點(diǎn)支持高校教學(xué)科研、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等重大設(shè)備的購置和配套設(shè)施建設(shè)，包括校園網(wǎng)絡(luò)及信息管理系統(tǒng)提檔升級(jí)，高性能計(jì)算、信息中心建設(shè)，數(shù)據(jù)中心國產(chǎn)化替代等。如果說促使高校大規(guī)模發(fā)展算力的前兩個(gè)原因是長期的、漸進(jìn)的，那么國家的政策和投入則讓高校算力真正迎來了爆發(fā)。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：2021年12月，中國高校最強(qiáng)算力基座“思源一號(hào)”在上海交通大學(xué)的啟用備受矚目?！八荚匆惶?hào)”具備哪些技術(shù)特色？您認(rèn)為，高校對(duì)算力服務(wù)的需求有哪些方面？上海交通大學(xué)擁有國內(nèi)高校頂尖的算力中心。能否分享一下，交大在提供算力服務(wù)方面的思路和經(jīng)驗(yàn)？

林新華：“思源一號(hào)”首先有強(qiáng)勁算力，總計(jì)算力達(dá)6 PFlops（CPU+GPU 雙精度），在中國高校HPC算力排名中位列第一。此外，“思源一號(hào)”還具有低碳減排的技術(shù)特色，是國內(nèi)唯一采用了熱回收技術(shù)的超算，采用國際最先進(jìn)的溫水冷卻技術(shù)，回收超算產(chǎn)生的熱量，為李政道研究所的大樓供暖。

高校對(duì)算力服務(wù)的需求主要體現(xiàn)在其三大功能教學(xué)、科研、管理上。廣義上的算力包含超算，也包含云計(jì)算。高校超算主要還是服務(wù)于科研，而云計(jì)算服務(wù)則基本可以覆蓋每一個(gè)師生。

上海交通大學(xué)（簡稱“交大”）的校級(jí)計(jì)算平臺(tái)“交我算”由網(wǎng)絡(luò)信息中心負(fù)責(zé)建設(shè)及管理，全面支撐學(xué)校的教學(xué)、科研和管理的計(jì)算需求。

其中，計(jì)算對(duì)教學(xué)的支撐主要體現(xiàn)在兩方面，一是普適的教學(xué)，二是特色化的定制教學(xué)。

疫情期間，高校普遍采用線上教學(xué)。交大的云服務(wù)教學(xué)系統(tǒng)由云平臺(tái)提供技術(shù)保障，使整個(gè)學(xué)校的教學(xué)過程可以統(tǒng)一管理，教學(xué)資源得到優(yōu)化配置，支撐起教學(xué)資源上網(wǎng)、教學(xué)過程上網(wǎng)。疫情期間的“停課不停學(xué)”體現(xiàn)了計(jì)算服務(wù)對(duì)普適性教學(xué)的支持。

而將計(jì)算深度融入教學(xué)，是富有交大特色的定制教學(xué)模式。

隨著計(jì)算在各學(xué)科中變得越來越重要，如何讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生掌握所需的計(jì)算知識(shí)和能力？

一方面，交大組建了專職教輔團(tuán)隊(duì)，與專業(yè)課老師共同改造計(jì)算相關(guān)課程，如“計(jì)算流體力學(xué)”“計(jì)算材料學(xué)” “飛行器設(shè)計(jì)”等，將計(jì)算能力培養(yǎng)深度融入相關(guān)專業(yè)課教學(xué)中。除了與專業(yè)課老師共同設(shè)計(jì)改造課程，計(jì)算服務(wù)團(tuán)隊(duì)還走進(jìn)課堂，為學(xué)生講解學(xué)科領(lǐng)域計(jì)算前沿，讓學(xué)生在專業(yè)課學(xué)習(xí)中就能掌握相關(guān)的計(jì)算知識(shí)。

另一方面，大家容易有一種思維定式，在提供計(jì)算服務(wù)上科研遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)先于教學(xué)，因此常常將淘汰下來的科研計(jì)算設(shè)備用于教學(xué)中。而交大打破了這種定式，在教學(xué)支撐中同樣使用最先進(jìn)的計(jì)算平臺(tái)，免費(fèi)向校內(nèi)師生提供優(yōu)質(zhì)的計(jì)算服務(wù)。去年開始，“思源一號(hào)”也加入到“交我算”教學(xué)支撐的資源池中。優(yōu)質(zhì)的計(jì)算資源為課程升級(jí)賦能，讓學(xué)生的使用體驗(yàn)、教師的教學(xué)成果都顯著提升。

先進(jìn)的計(jì)算設(shè)備不僅大幅提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對(duì)于研究生來說，因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)課程時(shí)已經(jīng)充分掌握了計(jì)算實(shí)踐的流程和方法，在上完課之后，就能夠更快地投入到科研工作中，實(shí)現(xiàn)教學(xué)和科研的“零成本遷移”。

團(tuán)隊(duì)和機(jī)制保障

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：您認(rèn)為，高校要做好算力服務(wù)建設(shè)，需要具備哪些基礎(chǔ)條件？

林新華：我認(rèn)為，要做好算力服務(wù)建設(shè)，有兩點(diǎn)非常重要。

一是算力服務(wù)團(tuán)隊(duì)?？赡苡腥擞X得，超算無非就是大一點(diǎn)的電腦或手機(jī)。實(shí)際上，這完全是一種誤解。問題的難度往往會(huì)隨著規(guī)模的擴(kuò)大而發(fā)生本質(zhì)性變化，而人的作用在其中也越來越重要。超算的管理是非常專業(yè)的，需要專門的研究和管理團(tuán)隊(duì)。超算中心能夠提供的服務(wù)往往受限于團(tuán)隊(duì)的規(guī)模和能力。

當(dāng)前，很多高校在超算的硬件設(shè)備投入上并不差，但超算管理團(tuán)隊(duì)卻只有幾個(gè)人，因此只能受限于最基礎(chǔ)的模式，把超算當(dāng)作服務(wù)器來管理，停留在管機(jī)器、開賬號(hào)的階段上，難以讓超算發(fā)揮應(yīng)有的作用，提供更深層次的算力服務(wù)。而如果能把對(duì)硬件設(shè)備的投入中拿出一小部分來建設(shè)團(tuán)隊(duì)，提供更多的增值服務(wù)，讓學(xué)科融合得更好，則會(huì)讓超算發(fā)揮的效用翻倍。

二是體制機(jī)制。高校建設(shè)超算，如果只是買機(jī)器、管設(shè)備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。體制機(jī)制這種“軟性”層面的東西往往是高校算力服務(wù)發(fā)展的重要保障。

體制機(jī)制問題體現(xiàn)在很多方面。

例如，學(xué)校建設(shè)了校級(jí)算力平臺(tái)之后，是否還應(yīng)該允許院系建自己的平臺(tái)？實(shí)際上，院系分散建設(shè)有很多局限性，其計(jì)算資源難以共享，利用率低；運(yùn)維人員往往沒有崗位編制，水平也參差不齊，如圖1所示。在學(xué)校已經(jīng)建設(shè)了校級(jí)算力平臺(tái)的情況下，往往會(huì)造成很多資源浪費(fèi)。

圖1 院系分散的局限性

在這方面，上海交大于2018年出臺(tái)相關(guān)政策，不允許院系自行購買服務(wù)器。如果院系想購買，需要雙一流建設(shè)辦公室、資產(chǎn)處、網(wǎng)絡(luò)信息中心等多個(gè)部門共同管理和把關(guān)，由此大大提升了校級(jí)計(jì)算平臺(tái)的利用率，避免了低水平的重復(fù)投資導(dǎo)致的計(jì)算資源浪費(fèi)。

再如，當(dāng)老師需要計(jì)算服務(wù)時(shí)，應(yīng)該如何申請(qǐng)，如何繳費(fèi)，如何使用，如何開具證明？高校用戶使用計(jì)算服務(wù)有著很復(fù)雜的流程，不是單個(gè)部門院系能夠完成的，往往需要學(xué)校層面的協(xié)調(diào)。這些都體現(xiàn)了在高校超算建設(shè)中，體制機(jī)制的設(shè)計(jì)非常重要。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：對(duì)于不同類型、不同規(guī)模的高校來說，算力水平與運(yùn)營模式都有不少差距。您分析認(rèn)為，當(dāng)前高校算力服務(wù)主要有哪些模式或者類型？這些不同的模式各有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？對(duì)于自建算力平臺(tái)和校企合作建設(shè)來說，學(xué)校在選擇時(shí)有哪些考慮？

林新華：高校算力服務(wù)的模式或類型可以從不同角度來看。

從校級(jí)算力平臺(tái)所屬單位的角度來看，一般有三種模式：一種是掛靠在院系/實(shí)驗(yàn)室等；一種是建有獨(dú)立的高性能計(jì)算中心；還有一種是掛靠在網(wǎng)絡(luò)中心/信息中心。

第一種模式的優(yōu)點(diǎn)很明顯，其所屬單位為院系，院系的老師和學(xué)生可以直接參與其中，有足夠的專業(yè)性支撐。但與此同時(shí)，這種模式的缺點(diǎn)也很明顯，首先在服務(wù)上，要考慮除了為本院系服務(wù)，如何能讓超算平臺(tái)更好地為其他院系服務(wù)？此外在經(jīng)費(fèi)結(jié)算上，雖然平臺(tái)是校級(jí)的，但在費(fèi)用上如何由院系更好地管理？

上海交通大學(xué)

第二種模式，校級(jí)算力平臺(tái)所屬的單位是獨(dú)立的，在服務(wù)和結(jié)算方面會(huì)避免不少麻煩。但這種模式也有不少缺點(diǎn)。獨(dú)立的單位需要配備專門的行政、財(cái)務(wù)、技術(shù)人員；與此同時(shí)，其員工的工作量可能是不飽和的，在學(xué)科的專業(yè)性方面也會(huì)受限。

第三種模式則介于兩者之間，把校級(jí)算力平臺(tái)放在網(wǎng)絡(luò)中心。與第一種院系模式相比，可以更加專注于服務(wù)，對(duì)各院系而言更中立更公正。在對(duì)員工業(yè)務(wù)考核時(shí)，也以算力服務(wù)的質(zhì)量為準(zhǔn)。與第二種獨(dú)立模式相比，網(wǎng)絡(luò)中心已經(jīng)有行政、財(cái)務(wù)等人員配置，可以對(duì)超算平臺(tái)進(jìn)行更好的統(tǒng)籌；在技術(shù)人員方面，超算平臺(tái)需要懂機(jī)房、懂網(wǎng)絡(luò)、懂安全的人才，而這些與網(wǎng)絡(luò)中心的人才需求也是相通的。將校級(jí)算力平臺(tái)放在網(wǎng)絡(luò)中心，能在人員管理方面達(dá)到最優(yōu)。

當(dāng)然，每個(gè)高校面對(duì)的具體問題和環(huán)境都不盡相同，在選擇適合自己的建設(shè)模式時(shí)也會(huì)有不同的考量。以上海交大的經(jīng)驗(yàn)來看，在對(duì)比權(quán)衡之下，我認(rèn)為第三種將校級(jí)算力平臺(tái)放在網(wǎng)絡(luò)中心的模式是最優(yōu)解。

從自建/合作的角度來看，大部分高校會(huì)選擇自建算力平臺(tái)。高校自建算力平臺(tái)不僅包括將超算建設(shè)在學(xué)校內(nèi)，也可能因?yàn)楣?jié)能、環(huán)保和空間的原因?qū)⒊憬ㄔO(shè)在外地；而校企合作多采取租用公有云的方式。學(xué)校在選擇合適的模式時(shí)，不僅會(huì)考慮技術(shù)因素，更有很多非技術(shù)方面的考量，如對(duì)固定資產(chǎn)、數(shù)據(jù)安全等方面的考慮。

發(fā)揮學(xué)科融合優(yōu)勢(shì)

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：剛才提到，團(tuán)隊(duì)建設(shè)是高校算力服務(wù)的重要基礎(chǔ)和保障。您認(rèn)為，高校超算中心在人才隊(duì)伍建設(shè)方面面臨哪些挑戰(zhàn)？在人才團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面，交大有哪些經(jīng)驗(yàn)可以分享？

林新華：高校算力中心在團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面的最大挑戰(zhàn)是人才外流。尤其是人工智能的發(fā)展熱潮進(jìn)一步拉動(dòng)了算力人才的需求。相比高校，企業(yè)的薪資待遇等往往更有優(yōu)勢(shì)，這使得高校要招聘和留住人才，面臨不少挑戰(zhàn)。

在團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面，交大打造了國內(nèi)高校最大的計(jì)算服務(wù)團(tuán)隊(duì)——交我算團(tuán)隊(duì)，目前團(tuán)隊(duì)有34人，在系統(tǒng)管理、用戶應(yīng)用、學(xué)科融合、性能優(yōu)化、教學(xué)支撐等各方面都發(fā)揮了重要作用。

“學(xué)科融合”是交我算團(tuán)隊(duì)的一大優(yōu)勢(shì)。團(tuán)隊(duì)里有約一半人是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)（computer science）背景，另一半則是計(jì)算科學(xué)（computational science）專業(yè)背景（生物/材料/環(huán)境/航天航空等）。交大通過學(xué)科融合的服務(wù)模式讓科研團(tuán)隊(duì)專注科研創(chuàng)新，把研究中遇到的計(jì)算問題交給計(jì)算團(tuán)隊(duì)。不同應(yīng)用學(xué)科背景的成員，在計(jì)算服務(wù)中充當(dāng)了應(yīng)用學(xué)科與計(jì)算機(jī)學(xué)科之間的“翻譯官”，有效降低了溝通成本，提升了服務(wù)品質(zhì)。其中，交大醫(yī)學(xué)院及12個(gè)附屬醫(yī)院是科研大戶。團(tuán)隊(duì)里擁有生物信息學(xué)背景的成員，為附屬醫(yī)院瑞金、仁濟(jì)、九院等，提供了很多專業(yè)的算力服務(wù)。例如，聽力篩查是診斷新生兒聽力出生缺陷的重要手段。九院致力于新生兒聽力篩查技術(shù)的研究及應(yīng)用，而交大“交我算”團(tuán)隊(duì)將研究所需的數(shù)據(jù)按要求處理，充分發(fā)揮學(xué)科融合計(jì)算服務(wù)模式的優(yōu)勢(shì)，為九院的研究提供了良好的算力服務(wù)支持。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：在您看來，未來高校算力服務(wù)前景如何？下一步高校算力服務(wù)建設(shè)應(yīng)該從哪方面發(fā)力？

林新華：未來高校算力服務(wù)的前景取決于能否做到“可持續(xù)發(fā)展”。在大規(guī)模的投入建設(shè)浪潮之后，高校面臨著能否出成果和能否持續(xù)投入的壓力。

因此，我認(rèn)為如何讓超算建設(shè)“可持續(xù)發(fā)展”，是未來高校的發(fā)力方向和關(guān)注重點(diǎn)。要未雨綢繆，緊跟國際形勢(shì)和國家戰(zhàn)略布局，更多地探索、發(fā)展國產(chǎn)計(jì)算技術(shù)。在這方面，擁有技術(shù)實(shí)力的頭部高校應(yīng)該做出表率，在自主創(chuàng)新上更多“探路”，營造良好的創(chuàng)新生態(tài)，讓創(chuàng)新成為高校算力持續(xù)發(fā)展的動(dòng)能。