中國“芯”終于夢成真，是具有戰(zhàn)略意義的大事件
2015年年初，美國政府禁止其企業(yè)向中國出口與超級計算機相關(guān)的技術(shù)，更是讓中國人意識到核心技術(shù)不能受制于人?！币荒曛螅吧裢狻眾Z得全球超算冠軍，向世界正式宣告中國“芯”的到來。
新一期全球超級計算機500強榜單上月20日公布，使用中國自主芯片制造的“神威太湖之光”登上榜首，這是中國“芯”走上自主之路的里程碑式事件，意味著中國掌握了超算制造的主要核心技術(shù)。中國超級計算機擁有中國“芯”終于不再是夢想，而是成為了再真實不過的現(xiàn)實。超級計算機是國家科研的一個基礎(chǔ)工具，為解決經(jīng)濟、科技等領(lǐng)域一系列重大挑戰(zhàn)提供了重要手段，對提升綜合國力具有戰(zhàn)略意義。
為啥這么說呢?
因為超級計算機是科學(xué)家用來解決人類重要問題的工具。所謂超算，就是計算能力特別強的計算機。有效使用超級計算機，可在更短時間內(nèi)完成重大研究。最典型的應(yīng)用場景是算天算地，比如生命科學(xué)、流體空氣力學(xué)、仿真、氣象、氣候、環(huán)境等等，還有一些國家級戰(zhàn)略領(lǐng)域：
比如說，應(yīng)用于情報機構(gòu)。
美國國家情報機構(gòu)的“棱鏡”計劃顯示，美國花巨資收集各國的隱私，其中包括普通民眾的海量信息。這意味著需要有巨大的信息處理能力。特別是反恐等情報具有時效性，需要從天文數(shù)字的信息里盡快篩選出有價值的情報，這只能依靠超級計算機。
比如說，應(yīng)用在核武器安全。
在美國，加利福尼亞的利弗莫爾國家實驗室、新墨西哥州的洛斯·阿拉莫斯國家實驗室、圣地亞國家實驗室、橡樹嶺國家實驗室都參與了利用超級計算機維護美國核武庫安全的工作。由于美國大批核彈頭已經(jīng)接近服役年限，而囊中羞澀的五角大樓希望延長其服役周期，這就必須通過超級計算機模擬預(yù)測這些核武器何時會失效，哪個部件需要更換。
超算應(yīng)用范圍原地踏步走，殺雞焉用牛刀乎
作為戰(zhàn)略性計算資源自然要應(yīng)用在關(guān)鍵場合。但是，隨著超級計算機性能不斷提升，數(shù)量越來越多，能耗越來越大，而應(yīng)用范圍卻并沒有隨之變大，甚至幾乎在上面說到的少數(shù)科學(xué)和工程計算領(lǐng)域原地踏步走。
這就是超級計算機在高性能與通用性方面一直存在矛盾。
過去，在每秒10億次計算能力的時候，超級計算機主要是用于工程計算或者科學(xué)計算，但是到了百億億次計算能力時，已經(jīng)很難有一個題目需要這么大的規(guī)模，傳統(tǒng)的科學(xué)計算領(lǐng)域已經(jīng)很難找到這樣的題目了。正如媒體曾報道的，曾經(jīng)多次蟬聯(lián)世界500強第一名的“天河二號”超級計算機，利用率甚至只有40%。所以，超級計算機未來向何處發(fā)展是擺在我們面前最最重要的挑戰(zhàn)。
與相對萎縮的超算市場相反的是，在云計算、大數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，對計算資源的渴求幾乎是無窮無盡。不管是百姓還是政府、企業(yè)，都在從各式各樣的云應(yīng)用和大數(shù)據(jù)應(yīng)用中獲取計算和智慧的助力，這幾乎可以被視為人類社會向下一階段更智慧社會發(fā)展的必經(jīng)途徑。更何況基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深度學(xué)習(xí)也是要基于海量計算資源，當(dāng)一個個能夠戰(zhàn)勝人類圍棋冠軍的“AlphaGo”繼下棋之后，相繼走入人類社會，服務(wù)人們的生活、工作和生產(chǎn)，將是一派怎樣場景。這一切的前提是，滿足那些位于高端計算和桌面計算之間的眾多對高性能計算有潛在需求的用戶的高性能用戶，他們將是超算世界最需要的中產(chǎn)階級，以及超算應(yīng)用向通用化全面發(fā)展的希望所在。
軟件定義時代：
釋放超算能量，讓超算服務(wù)云計算，用云計算提供超算性能
大量被忽視的中間層(the missing middle of HPC)正在因為對自身產(chǎn)業(yè)向互聯(lián)網(wǎng)+轉(zhuǎn)型的渴望，以及對云計算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)所能帶來產(chǎn)業(yè)變革和商業(yè)價值的追求而擁抱超算。然而，缺乏超算人才、建設(shè)和維護成本高企，以及超算應(yīng)用的復(fù)雜度往往讓他們望而卻步。而云計算正是應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的最佳途徑之一。
基于云計算理念構(gòu)建的高性能計算(HPC)服務(wù)和傳統(tǒng)的超算服務(wù)(如超級計算中心所提供的)將有著顯著的區(qū)別：面向的是更廣闊的用戶群體而不是少量的高端用戶。即HPC云應(yīng)該使得用戶無需任何的超算技術(shù)背景，他們可以在感知不到超算的情況下使用超算服務(wù)。這要求HPC云需要將并行任務(wù)、作業(yè)提交等超算技術(shù)細(xì)節(jié)對用戶完全透明。
云計算對超級計算中心等傳統(tǒng)超算服務(wù)者另外一個重要的意義是云計算的流行將使得用戶尤其是企業(yè)用戶更容易接受采購?fù)獠糠?wù)而不是自建系統(tǒng)來進(jìn)行高性能計算。這種觀念的改變對HPC云的影響甚至比技術(shù)更為重要和深遠(yuǎn)。
因此，在這個中國超算登峰造極，大量P級計算系統(tǒng)紛紛上線，但是并沒有找到足夠的用戶，商業(yè)模式不夠健全的當(dāng)下。如何解決較大程度的超算系統(tǒng)閑置和浪費，云計算提供了一個可行的應(yīng)對之道。
即基于云計算理念來構(gòu)建超級計算中心，除了滿足傳統(tǒng)的或現(xiàn)有的超算用戶需求外，更重要的是創(chuàng)造并吸引眾多新領(lǐng)域的用戶。由于國外現(xiàn)有的超算中心大多由研究機構(gòu)(如美國三大實驗室、各國教育或科技部門等)興建，主要面向本機構(gòu)內(nèi)的科研用戶;而我國的超算中心主要由地方政府主導(dǎo)，對工業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展承載著重要的責(zé)任，并且共享和開放的程度更高，因此發(fā)展HPC云理論上我國有著得天獨厚的優(yōu)勢。
HPC in Cloud
intel與品高云的誠意之作，做普通高校用得起的超算
自2011年7月，品高云被推薦為intel云構(gòu)建規(guī)范參考架構(gòu)，推選加入intel Cloud Builders組織認(rèn)證成員后，兩者就在云計算和高性能計算領(lǐng)域展開深入合作，并推出了“HPC in Cloud”應(yīng)用模式——它可以將高性能計算與云計算結(jié)合，利用云數(shù)據(jù)中心普通X86服務(wù)器構(gòu)建高性能計算集群，無需購買昂貴的高配設(shè)備，減輕了后期繁雜的運維壓力，大大節(jié)省了成本投入。
據(jù)悉，在HPC in Cloud解決方案推出同年，該方案就在在海南大學(xué)，并幫助后者實現(xiàn)了同時支撐教務(wù)應(yīng)用和HPC科研環(huán)境的海大教育云平臺。
【海大云，是海南大學(xué)2015年初建設(shè)上線運營的校內(nèi)云平臺，其建設(shè)方網(wǎng)教中心承擔(dān)著學(xué)校各類業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和公共服務(wù)平臺的運維工作，需要利用云計算解決IT資源使用不均衡且無法彈性變化等運維問題。同時，海大日益高漲的科研HPC需求還使網(wǎng)教中心需要考慮到校內(nèi)高性能計算服務(wù)的提供。品高云的“HPC in Cloud”模式，讓科研人員可以通過海大云快速獲得計算資源，同時大大降低了使用門檻，助力海大科研創(chuàng)新?！?/p>
除了海南大學(xué)，此后，HPC in Cloud解決方案又在廣州大學(xué)等高校中推廣起來，并積累出不少適用高校科研環(huán)境的應(yīng)用場景：
1、數(shù)值計算領(lǐng)域科研應(yīng)用：為高校提供用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算等科研環(huán)境;
2、大數(shù)據(jù)處理計算集群：為高校提供數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)等需要MapReduce分布式計算集群環(huán)境;
3、材料可科學(xué)科研領(lǐng)域：為高校提供集群資源用于計算原子、分子及團簇等材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)、狀態(tài)方程、力學(xué)性質(zhì)等。
超算入云
值得一提的是，HPC in Cloud解決方案不僅可以利用云數(shù)據(jù)中心普通X86服務(wù)器構(gòu)建高性能計算集群，也可以將現(xiàn)有的超算資源并入云中提供給其他應(yīng)用使用。
這正是超算中心解決使用率問題的最佳解決方案之一。事實上，目前國內(nèi)已經(jīng)多個興建中的秉承云計算概念的超級計算中心，只要將概念變?yōu)槔砟睿⒃趯嶋H建設(shè)和未來的運營過程中加以落實，那它們將會是未來中國HPC云的中堅，并會在全球范圍內(nèi)成為典范。
前方高能，預(yù)告一則與超算有關(guān)的活動訊息
旨在推動高性能計算實用化，促進(jìn)中國云計算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)技術(shù)研究的2016第26屆廣東省“品高高校杯”軟件作品設(shè)計大賽正在啟動中。
本次活動由廣東省計算機學(xué)會主辦，品高軟件冠名，廣東外語外貿(mào)大學(xué)思科信息學(xué)院承辦，將于2016年10月29日(星期六)在廣東外語外貿(mào)大學(xué)(大學(xué)城校區(qū))舉行。
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