近日，中國(guó)科技院近代物理研究所與NVIDIA共同建立了CUDA研究中心，將大大推動(dòng)以重離子物理基礎(chǔ)和應(yīng)用研究、先進(jìn)的加速器制造和核能系統(tǒng)研發(fā)工作進(jìn)程。

中國(guó)科技院近代物理研究所在蘭州市成立于1957年，發(fā)展到現(xiàn)在規(guī)模已經(jīng)超過(guò)900人，年平均經(jīng)費(fèi)已經(jīng)超過(guò)5億元。近代物理研究所長(zhǎng)期以來(lái)依托大科學(xué)裝置，開展重離子物理的基礎(chǔ)研究，還有交叉應(yīng)用研究，以及重離子加速器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在核科學(xué)和技術(shù)方面，近物所一直是國(guó)家最大的研究基地之一，重離子加速器裝置目前也是亞洲能夠加速重離子最高能量的裝置。

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究員 楊磊

CUDA研究中心將助力近物所研發(fā)

據(jù)了解，此次授牌之后，近物所將成為全國(guó)第七個(gè)CUDA研究中心。近物所主要從事的方向是國(guó)家的戰(zhàn)略需求的研發(fā)，同時(shí)也和國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家，例如美國(guó)、歐洲、日本、俄羅斯進(jìn)行合作。CUDA研發(fā)中心成立后，將在超算方面對(duì)近物所的研究起到很大的促進(jìn)作用。

NVIDIA全球副總裁、PSG&云計(jì)算業(yè)務(wù)總經(jīng)理Ashok Pandey在接受本站記者采訪時(shí)表示：回顧一下，從2009年到現(xiàn)在，整個(gè)加速運(yùn)算的發(fā)展非�？�，當(dāng)時(shí)近物所選擇NVIDIA的時(shí)候，幾乎只有不到20%的國(guó)際超算中心選擇GPU加速運(yùn)算，而今天已經(jīng)達(dá)到了大概80%，足見近物所的選擇是正確的。從應(yīng)用方面來(lái)看，那個(gè)時(shí)候不到100個(gè)主流的應(yīng)用，而今天的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了將近300。而NVIDIA也從一家圖形計(jì)算公司轉(zhuǎn)型為高性能計(jì)算產(chǎn)品的供應(yīng)商，其產(chǎn)品品質(zhì)已經(jīng)受到業(yè)內(nèi)認(rèn)可。

NVIDIA GPU可靠性受到近物所肯定

中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究員楊磊表示，近物所從2007年左右就開始調(diào)研和測(cè)試GPU計(jì)算了，當(dāng)時(shí)都是配備游戲顯卡來(lái)做計(jì)算，從G92核心開始。然后在2010到2012年的時(shí)候，近物所對(duì)Fermi的內(nèi)核進(jìn)行了一些測(cè)試，得出的結(jié)論是對(duì)于Fermi來(lái)講，雙精度的運(yùn)算結(jié)果是可信的。

NVIDIA全球副總裁、PSG&云計(jì)算業(yè)務(wù)總經(jīng)理 Ashok Pandey

從去年開始，雙精度計(jì)算已經(jīng)沒有問題了，因此近物所建設(shè)了一套以2090和K20為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，這套系統(tǒng)有21塊2090，還有48塊K20，今年又增加了80塊K20。通過(guò)K20的測(cè)試，近物所對(duì)效果非常滿意，它的運(yùn)算可靠性也非常高。目前，重離子加速器已經(jīng)開始應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域，能夠通過(guò)離子射線治療癌癥，但實(shí)時(shí)計(jì)算病人體內(nèi)癌癥部位需要大量計(jì)算，而只有配備GPU的異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)。

CUDA是異構(gòu)計(jì)算的橋梁

談到GPU的應(yīng)用，NVIDIA中國(guó)區(qū)PSG高級(jí)銷售經(jīng)理謝強(qiáng)認(rèn)為，GPU計(jì)算最早始于2000年，在馬薩諸塞州州立醫(yī)院做X光切片掃描，最后要三維重構(gòu)成像。初期他們用傳統(tǒng)CPU方法，需要渲染三個(gè)月甚至很長(zhǎng)時(shí)間。此后他們突然發(fā)現(xiàn)可以用GPU來(lái)做計(jì)算，并且嘗試取得了不錯(cuò)的效果。

麻省醫(yī)院從這個(gè)項(xiàng)目開始讓大家看到了方向，很多公司開始投入GPU研究。在2006年有了重大突破，2006年NVIDIA就推出了一個(gè)并行編程的模型叫CUDA，CUDA是通用并行計(jì)算的縮寫，它實(shí)際上就是在科學(xué)問題和GPU硬件之間，提供了一個(gè)并行編程的模型。把它內(nèi)嵌在C++里面，對(duì)于技術(shù)人員沒有任何的多余負(fù)擔(dān)，只要把規(guī)則和語(yǔ)法了解一下，就可以很快把原來(lái)的程序放到GPU上。

并行計(jì)算的未來(lái)更加廣闊

目前，所有處理器都在向并行方向發(fā)展，而并行方面最具應(yīng)用價(jià)值的就是異構(gòu)計(jì)算。所謂異構(gòu)的計(jì)算，就是把傳統(tǒng)的線性計(jì)算交給CPU計(jì)算，而把并行的任務(wù)交給GPU來(lái)做。目前NVIDIA已經(jīng)有了很多這方面的案例，通過(guò)GPU來(lái)進(jìn)行的異構(gòu)計(jì)算相比CPU而言，能夠提升超過(guò)20倍的性能，同時(shí)功耗降低明顯，因此全球多套超級(jí)計(jì)算機(jī)都選擇了NVIDIA的GPU做計(jì)算。

而據(jù)Pandey透露，NVIDIA下一步會(huì)發(fā)布全開放的互聯(lián)的技術(shù)。因?yàn)楦咝阅苡?jì)算里處理器的互聯(lián)技術(shù)非常重要，所以NVIDIA推出了NVLink，速度會(huì)達(dá)到80GB每秒，相比傳統(tǒng)PCIE快了4倍以上。NVIDIA跟國(guó)內(nèi)主流的服務(wù)器廠商都有合作，很快將看到產(chǎn)品出現(xiàn)。未來(lái)近物所如果選擇全國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)也是沒有問題的。

目前，近物所的重離子加速器正在與蘭州腫瘤醫(yī)院合作，通過(guò)重離子射線的“轟擊”可以治療癌癥，并且已經(jīng)有了300多個(gè)成功案例，在治療期間醫(yī)療設(shè)備需要實(shí)時(shí)進(jìn)行掃描與計(jì)算，從而確定患癌位置，而超高的計(jì)算量是CPU無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，相比之下配備GPU的異構(gòu)計(jì)算則完全可以滿足需求。異構(gòu)高性能計(jì)算正在改變著我們的生活。

超多的流處理器數(shù)量配以高位寬總線以及高速顯存讓GPU在計(jì)算方面性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于CPU，而CUDA的進(jìn)一步推廣也為異構(gòu)計(jì)算鋪設(shè)出了一條“高速公路”，讓GPU越來(lái)越多的走進(jìn)新的領(lǐng)域。