杭曉東表示，未來(lái)中國(guó)對(duì)石油的需求會(huì)越來(lái)越強(qiáng)烈，對(duì)于石油勘探的效率和精度的要求也將與日俱增，而高性能計(jì)算已經(jīng)成為提升石油勘探效率和精度的最有效的武器。伴隨著英特爾至強(qiáng)E5的問(wèn)世以及即將問(wèn)世的基于集成眾核（MIC）架構(gòu)的至強(qiáng)融核的到來(lái)，英特爾將聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴向石油、電力等用戶提供更高性能和更低功耗的超級(jí)計(jì)算機(jī)，為中國(guó)的“找油”事業(yè)再立新功。

石油需求拉動(dòng)HPC應(yīng)用

由于鉆井的費(fèi)用非常高昂，每打一口油井，其花費(fèi)往往都會(huì)達(dá)到上千萬(wàn)甚至是上億元，為提高石油勘探的能力和效率并降低其成本，石油企業(yè)目前較為普遍采用地震波法來(lái)勘探油藏。

所謂地震波法，就是用炸藥在地面激起人工地震波，這種地震波可傳入地下深處，并在碰到不同形態(tài)的地質(zhì)構(gòu)成時(shí)形成不同的反射波，這些反射波經(jīng)地面的檢波器收集、轉(zhuǎn)變成電子信號(hào)后可存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，人們就能清晰地摸擬還原出勘測(cè)區(qū)域的地下地質(zhì)構(gòu)造，并找到那些存有石油或天然氣的巖層的精確位置。由于地震波法勘探收集的數(shù)據(jù)通常都以TB計(jì)，甚至在近年來(lái)海洋油氣勘探所采集的數(shù)據(jù)都已開始向PB的規(guī)模發(fā)展，這些海量數(shù)據(jù)的處理只有借助高性能計(jì)算機(jī)，才能在最短的時(shí)間內(nèi)完成，以實(shí)現(xiàn)最佳的勘探效益。

作為我國(guó)石油勘探的領(lǐng)軍單位，中國(guó)石化石油物探技術(shù)研究院和中國(guó)石油東方地球物理公司研究院每年在高性能計(jì)算方面的投入以千萬(wàn)計(jì)。與此同時(shí)，他們還在積極探索更加適合中國(guó)國(guó)情的計(jì)算模型和方法，以使得油藏?cái)?shù)據(jù)處理更加高效。

中國(guó)石化石油物探技術(shù)研究院副院長(zhǎng)兼總工程師趙改善介紹，上世紀(jì)80年代每平方公里的地震勘探數(shù)據(jù)量為3-36MB，進(jìn)入上世紀(jì)90年代采用3D技術(shù)后迅猛增加到每平方公里200-1600MB，而到了2010年，每平方公里的數(shù)據(jù)量高達(dá)30-300GB。地震數(shù)據(jù)源的增加，和多源地震（最高一天采集40000炮以上數(shù)據(jù)）和被動(dòng)源地震（連續(xù)數(shù)據(jù)采集）密切相關(guān)。

為此，中國(guó)石化石油物探技術(shù)研究院通過(guò)構(gòu)建大規(guī)模集群來(lái)滿足數(shù)據(jù)處理的需求。目前，研究院主要集群系統(tǒng)CPU內(nèi)核為11708核，可實(shí)現(xiàn)125TFlops的計(jì)算能力；GPU為112640核，可實(shí)現(xiàn)雙精度123TFlops和單精度317TFlops的計(jì)算能力。但趙改善認(rèn)為還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要繼續(xù)投入以實(shí)現(xiàn)更快的地震數(shù)據(jù)處理能力。

中國(guó)石油東方地球物理公司研究院處理中心總工程師賴能和重點(diǎn)介紹了大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的優(yōu)化、管理及面臨的挑戰(zhàn)等問(wèn)題。東方物探院處理中心通過(guò)合理配置CPU作業(yè)資源；采用不同品牌的存儲(chǔ)，具有不同性能的I/O性能；利用SAN架構(gòu)，建立全局性存儲(chǔ)架構(gòu)系統(tǒng)；利用數(shù)字化信息技術(shù)，提高高性能計(jì)算機(jī)的運(yùn)維水平等手段，來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的效率，提升高性能計(jì)算機(jī)的能效。

與此同時(shí)，東方物探院正面臨著大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，包括可控震源高效技術(shù)（ISSS）的應(yīng)用，在阿曼、沙特等地的項(xiàng)目每天都會(huì)產(chǎn)生5-7TB的數(shù)據(jù)量，再加上物探院其它地方的項(xiàng)目，如何將快速地將數(shù)百TB的數(shù)據(jù)快速輸入高性能計(jì)算機(jī)中，都是物探院面臨的難題。為此，處理中心已經(jīng)在5月初申請(qǐng)立項(xiàng)，額外追加投資建設(shè)高密度海量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在綜合國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)后，服務(wù)器節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備采用基于至強(qiáng)E5的2U機(jī)架產(chǎn)品，128G內(nèi)存，但內(nèi)置硬盤必須超過(guò)5TB，同時(shí)采用萬(wàn)兆以太網(wǎng)。

賴能和表示，石油勘探技術(shù)的不斷創(chuàng)新，對(duì)高性能計(jì)算的需求越來(lái)越大。而伴隨著石油勘探數(shù)據(jù)越來(lái)越大型和復(fù)雜，需要不斷研究應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)的解決之道，東方物探院會(huì)密切跟蹤和學(xué)習(xí)國(guó)外一些好的經(jīng)驗(yàn)和做法，充分利用高性能計(jì)算機(jī)的能力，提升中國(guó)石油企業(yè)找油的精度和準(zhǔn)度。

百億億級(jí)將助石油勘探

石油勘探對(duì)高性能計(jì)算機(jī)速度的追求，用賴能和的話來(lái)說(shuō)，就是“永無(wú)止境”。目前全球石油勘探機(jī)構(gòu)普遍使用的地震波勘探法，就是要對(duì)人工制造的、并由地下不同構(gòu)造反射回來(lái)地震波進(jìn)行采集分析，并將之轉(zhuǎn)化成可視化的油藏模擬圖像，幫助準(zhǔn)確定位油氣田的儲(chǔ)藏。這一過(guò)程要涉及到TB級(jí)、甚至是PB級(jí)海量數(shù)據(jù)的快速處理，只有高性能計(jì)算機(jī)才能擔(dān)此重任。

盤點(diǎn)最新的全球高性能計(jì)算機(jī)排行榜，千萬(wàn)億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)不是新鮮事。而到2018年，全球最快的計(jì)算機(jī)有望達(dá)到百億億次。百億億級(jí)高性能計(jì)算技術(shù)又能為石油勘探帶來(lái)哪些新的助力呢？簡(jiǎn)而言之就是更高的相關(guān)數(shù)據(jù)處理效率與更出色的分析或模擬精度。百億億級(jí)高性能計(jì)算技術(shù)并不是高性能計(jì)算技術(shù)發(fā)展的終極目標(biāo)，它只是未來(lái)數(shù)年這一領(lǐng)域能夠達(dá)到的一個(gè)全新目標(biāo)，但它所體現(xiàn)出的性能不斷提升的趨勢(shì)，卻是石油行業(yè)用戶以及所有正在利用高性能計(jì)算技術(shù)的行業(yè)用戶們永遠(yuǎn)不變的追求。

去年6月的國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)（ISC）上，英特爾公司向與會(huì)者分享了英特爾計(jì)劃在2011－2020這個(gè)十年期的末期實(shí)現(xiàn)每秒百億億次浮點(diǎn)計(jì)算性能（ExaFLOP/S）的宏偉愿景。

在二十世紀(jì)80年代，高性能計(jì)算機(jī)的性能為GFLOP/s（每秒十億次浮點(diǎn)運(yùn)算），而今天最快的高性能計(jì)算機(jī)的性能已經(jīng)是它的數(shù)百萬(wàn)倍了。據(jù)英特爾預(yù)測(cè)：到2013年，全球性能最強(qiáng)的前100套高性能計(jì)算機(jī)將使用總計(jì)100萬(wàn)顆處理器。到2015年，這個(gè)數(shù)字有望再翻一番；到2011-2020這個(gè)十年期的末期，預(yù)計(jì)這一數(shù)字將達(dá)到800萬(wàn)顆。英特爾還預(yù)測(cè)：2015年時(shí)，全球高性能計(jì)算機(jī)500強(qiáng)（TOP500）排行榜上排名第一的系統(tǒng)在性能上將有望達(dá)到每秒十億億次浮點(diǎn)計(jì)算，2018年時(shí)，它將越過(guò)每秒百億億次浮點(diǎn)計(jì)算的標(biāo)桿，而到2011-2020這個(gè)十年期的末期時(shí)，地球上最快的計(jì)算機(jī)的性能則有望超過(guò)每秒4百億億次浮點(diǎn)計(jì)算。

英特爾能源及高吞吐計(jì)算團(tuán)隊(duì)高級(jí)主管工程師菲利浦•蒂埃里（Philippe Thierry）認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)這一愿景，不僅需要行業(yè)與政府的通力協(xié)作，還需要采用英特爾集成眾核（MIC）架構(gòu)所開創(chuàng)的新方法。

今年6月18日，英特爾公司正式宣布未來(lái)所有基于英特爾集成眾核架構(gòu)（英特爾MIC架構(gòu)）的產(chǎn)品將采用全新品牌——英特爾至強(qiáng)融核。第一代英特爾至強(qiáng)融核產(chǎn)品家族（代號(hào)為“Knights Corner”的協(xié)處理器）將于2012年年底推出，屆時(shí)它將成為英特爾至強(qiáng)處理器 E5-2600/4600 產(chǎn)品家族的重要補(bǔ)充，并為高度并行的工作負(fù)載帶來(lái)全新性能。其第一代產(chǎn)品將主要用于高性能計(jì)算（HPC）市場(chǎng)，而未來(lái)的英特爾至強(qiáng)融核產(chǎn)品還將滿足企業(yè)數(shù)據(jù)中心和工作站的需求。

英特爾至強(qiáng)融核協(xié)處理器的主要優(yōu)勢(shì)在于具備出色的易用性，能夠充分利用在英特爾架構(gòu)上使用的常見(jiàn)編程模式、技術(shù)和開發(fā)者工具。由于它能夠更充分地利用并行CPU代碼，軟件公司和IT部門將無(wú)需重新為其開發(fā)人員提供與加速器有關(guān)的專用編程模型的培訓(xùn)。

除了兼容x86編程模式外，英特爾至強(qiáng)融核協(xié)處理器還能夠適用于專為高性能計(jì)算優(yōu)化且高度并行的獨(dú)立計(jì)算節(jié)點(diǎn)。它可以獨(dú)立于主機(jī)操作系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行自己的基于Linux的操作系統(tǒng)。這一特性將可以為實(shí)施無(wú)法采用其它GPU技術(shù)的集群解決方案帶來(lái)更大的靈活性。

在2012年國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，英特爾宣布首個(gè)基于英特爾至強(qiáng)融核協(xié)處理器的集群已經(jīng)投入使用，并在2012年6月發(fā)布的最新的第39屆全球高性能計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜上位列第150位，具備了每秒118萬(wàn)億次浮點(diǎn)計(jì)算的卓越性能。

為了讓用戶早日了解至強(qiáng)融核協(xié)處理器的性能和應(yīng)用特性，英特爾還在全球范圍內(nèi)進(jìn)行了“Knights Corner”的試用和測(cè)試計(jì)劃。東方地球物理公司研究院就是其中的試用單位之一，賴能和總工透露，東方物探和英特爾在MIC芯片上合作緊密，正在做至強(qiáng)融核協(xié)處理器平臺(tái)的遷移和測(cè)試。“Knights Corner”發(fā)布時(shí)將會(huì)有更多的信息公布。而出于對(duì)機(jī)房空間和功耗考慮，未來(lái)數(shù)據(jù)中心更需要像MIC架構(gòu)的密集型計(jì)算。

除了至強(qiáng)融核外，英特爾還提供了至強(qiáng)E5處理器家族，包括至強(qiáng)E-2600/4600為高性能計(jì)算提供了主流的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

至強(qiáng)處理器E5產(chǎn)品家族一方面憑借對(duì)全新微架構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是英特爾高級(jí)矢量擴(kuò)展指令集（Intel AVX）的導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)了本比上一代產(chǎn)品最高達(dá)兩倍的高性能計(jì)算性能，另一方面通過(guò)對(duì)集成型I/O技術(shù)、板載萬(wàn)兆位以太網(wǎng)控制器等先進(jìn)技術(shù)特性或功能的支持，為新一代存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)奠定了基石，這使得基于它或利用了其出色技術(shù)特性的服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所構(gòu)建的高性能計(jì)算系統(tǒng)，也能夠全面實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信性能的優(yōu)化，而且這樣的高性能計(jì)算系統(tǒng)未來(lái)更便于導(dǎo)入云計(jì)算的技術(shù)或架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)易的系統(tǒng)擴(kuò)展和更靈活的作業(yè)安排。

目前，英特爾已經(jīng)領(lǐng)跑于各個(gè)行業(yè)的高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域。在石油勘探方面，英特爾的領(lǐng)先地位更為明顯——在今年6月發(fā)布的第39屆高性能計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜上，總計(jì)14套與地球物理應(yīng)用相關(guān)的上榜系統(tǒng)全都是基于英特爾架構(gòu)構(gòu)建，而于去年11月發(fā)布的2011年中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)100強(qiáng)排行榜上，所有與石油勘探應(yīng)用相關(guān)的上榜系統(tǒng)也全部采用了英特爾至強(qiáng)處理器。

這些成績(jī)的獲得，與英特爾的技術(shù)創(chuàng)新以及與客戶長(zhǎng)期深入的合作密不可分。在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)市場(chǎng)，石油能源的重要性不可言喻。在英特爾的全力支持下，中國(guó)石油行業(yè)用戶已經(jīng)邁開在高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域快速發(fā)展的步伐。相信在不久的將來(lái)，來(lái)自英特爾的更為先進(jìn)的技術(shù)可以幫助中國(guó)用戶克服更多挑戰(zhàn)，鋪平未來(lái)的發(fā)展之路。百億億級(jí)計(jì)算，看似遙不可及的目標(biāo)，在英特爾的努力、生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的支持與客戶的認(rèn)可下，也許并不遙遠(yuǎn)。

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