專家聚集,探討高性能計算技術發(fā)展與應用前景。

高性能計算應用日趨廣泛

傳統(tǒng)的高性能計算主要應用于教育、科研領域,在石油勘探、生命科學和實時金融服務等傳統(tǒng)行業(yè)也有眾多耳熟能詳的應用。高性能計算涉及十多個子行業(yè),但無論是在設備規(guī)模、用戶數、運行量方面,無論是在科研還是實際應用方面,美國、德國和日本每年都壟斷了前三名。

國內的應用也在逐步的深入。

大范圍影響全國的霧霾正在嚴重影響公眾健康和生產生活質量,是當前我國關注的熱點話題之一;如何利用先進的技術手段監(jiān)測并探索大氣污染成因已成為當前最迫切需解決的難題。借助于高性能集群,中國科學院大氣物理研究所實現了未來七天的空氣質量預報和污染來源解析,為各地環(huán)保部門提供可靠的實施方案和經驗。

移動終端的普及、社交網絡的擴散以及物聯(lián)網的廣泛應用,帶來了數據爆炸式的增長與相應的大數據和分析需求壓力,高性能計算被越來越多的行業(yè)企業(yè)采用。

例如,在機器學習領域,科大訊飛取得了突破式進展,在制造業(yè)CAE領域,中國商飛大量用于數字模擬,在手機里的揚聲器或者耳機研發(fā),或者半導體工藝制程,瑞聲科技、中芯國際也是專業(yè)級的用戶。結合“中國制造2025”和產業(yè)升級需求,高性能計算的發(fā)展?jié)摿€將與日俱增。

互聯(lián)網企業(yè)青睞高性能計算

值得注意的是,很多互聯(lián)網企業(yè)意識到了高性能計算對他們下一步的發(fā)展的價值,Facebook成立了HPC工作組,百度正在計劃建造一臺性能達7千萬億次)(7Pflops)的超算系統(tǒng),用于語音助手和圖片搜索領域,這方面谷歌已經搶先了一步;京東則正在積極用于機器學習等方面的研究;阿里云基于公共云平臺的高性能計算產品也正式對外商用,用戶可通過阿里云官網購買GPU服務器實例。

對傳統(tǒng)高性能計算行業(yè)來說這是個好事,一方說明高性能計算的市場在不斷擴大,另一方面也意味著高性能計算正在走下神壇、走向大眾化,這樣也才能得到更理想和更廣泛的應用。

此舉將推進高性能計算的發(fā)展更加專業(yè)和深入。

與傳統(tǒng)高性能計算大多是在開源環(huán)境運行,關注的是浮點運算值、Linpack以及TOP500的排名位置不同,企業(yè)級高性能計算運行于多種環(huán)境,或采用商業(yè)軟件,或自行開發(fā),由于投資主體是企業(yè)本身,因此更關心應用的效果、更關注投入產出比。

云上高性能計算平臺,前景尚未明朗

由于資投入、使用效率、能耗等的問題,限制了大部分企業(yè)對于高性能計算的應用。但對于不差錢的互聯(lián)網企業(yè)而言,這些都不是問題。

而互聯(lián)網企業(yè)往往都是基于云計算的應用,因此他們的高性能計算大都是以云上的架構(HPC in cloud)來提供服務。

例如,剛剛上線的阿里云高性能計算平臺,為用戶提供專屬100%物理機,CPU、GPU不會發(fā)生爭搶,保證無性能波動,沒有虛擬化開銷。據測算,假如有200萬張圖片需要學習,用一臺雙路E5-2650 v2的服務器訓練需要16天時間,而如果用阿里云雙GPU物理機僅需要1天。

云上高性能計算的確有不少優(yōu)勢,但這是否意味著將來傳統(tǒng)企業(yè)不用再投資建設數據中心,而是采用按需收費的方式,結論還為時過早。

大量互聯(lián)網企業(yè)之所以關注和采用高性能計算,是因為云的架構不能解決所有的問題。

撇開數據安全問題,最關鍵的就是傳輸的延遲,在數據量巨大的時候,就要考慮是否會影響到業(yè)務的正常進行。相比業(yè)務受影響,絕大部分用戶是不會因為運營成本的降低而放棄傳統(tǒng)高能性計算平臺的。

另外,傳統(tǒng)的高性能計算的服務對象多是科研人員,實時互動對他們來說也非常重要。這也是云平臺的一個短板。

普遍認為,云端超算中心是一個創(chuàng)新的業(yè)務模式,但具體效果還需要時間來檢驗。如何提供物超所值的服務,怎樣與用戶更加密切互動,這是互聯(lián)網企業(yè)正在積極探索解決的問題。

借鑒國外應用,提升國內水平

日本政府鼓勵產學研相結合,鼓勵企業(yè)應用國家級的超算中心,方式是對哪些公開成果的應用收費要低3倍以上。

“國內的超算中心,包括高校的超算中心大多局限于開發(fā)領域,應當借鑒美日的發(fā)展模式做更多有意義的工作。”上海交通大學高性能計算中心副主任林新華博士表示,一味照搬照抄肯定是不可取的,但以往多年實際上也只是學到一些皮毛,甚至有些走樣。

Hisilicon Balong

上海交通大學高性能計算中心副主任林新華博士。

林新華認為,資金、人才、軟件的缺乏,拖了我國高性能計算發(fā)展的后腿。國外開發(fā)運維一體化的趨勢短期在國內還很難實現。他建議國家建立長遠規(guī)劃,把分散的硬件、軟件、人才以靈活的體制機制像容器一樣融合在一起,一方面,發(fā)展自主芯片產品,不完全依附于某一家廠商,堅持兩條腿走路,另一方面加大投入力度、加快行業(yè)應用,效果一定會大大改觀。

在運維方面,林新華正嘗試采取收費的方式。他解釋說收費的目的一是防止濫用,二是適當補貼運維成本。上海交大校級超算中心側重于校內師生使用,雖然已經面向社會,讓他深感不足的是參與者寥寥。

高性能計算和大數據的融合理念最早是日本東京一所高校的教授提出的,但實際上二者還是沒有真正融合,林新華也不確定大數據對高性能計算能帶來哪些影響。

鞏固生態(tài)建設,引領產業(yè)發(fā)展

在高性能計算的實際應用中,計算、存儲、網絡、軟件等不同領域的“短板”卻一直在影響著整體系統(tǒng)的計算能力。

作為高性能計算領域的創(chuàng)新引領者和推動者,英特爾近年來推出了英特爾至強處理器,至強融核處理器(Xeon Phi)、3D XPoint全新非易失性存儲技術、可擴展系統(tǒng)框架(英特爾SSF)以Omni-Path架構(Intel OPA)等眾多創(chuàng)新產品和技術,能夠從各個環(huán)節(jié)優(yōu)化系統(tǒng),彌補系統(tǒng)“短板”,真正提升高性能計算系統(tǒng)的整體功效,以滿足企業(yè)對應用模式和計算效率的急切需求,并推動高性能計算解決方案的創(chuàng)新發(fā)展。

上海交大超算中心作為英特爾非常重要的客戶及合作伙伴,在教育和科研的層面,市場份額始終處于前三位,為國內眾多躍躍欲試的985和211大學做出了非常好的范例。

在英特爾的支持下,上海交大正在致力推動校級平臺上的開放和創(chuàng)新,探索未來超算體系新架構,并且加快其與工業(yè)界的合作,力圖走出一條新路子,產生出世界上最好的、最高水平的成果,讓高性能計算走入實際生活中。

“英特爾關注高性能計算在中國的發(fā)展,正在努力營造良好的生態(tài)系統(tǒng)、提供更好的產品和服務,提升中國未來高性能計算水平?!庇⑻貭栂嚓P人士表示,英特爾將協(xié)調各個領域的性能并推動創(chuàng)新,推動高性能計算的快速發(fā)展和廣泛應用。

 

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