超算，對普通人而言，是既陌生又熟悉的存在。人們經(jīng)常能夠通過新聞了解到超算領(lǐng)域的相關(guān)信息，比如哪個國家的又獲得第一了，哪個國家新的超算項目又落地了......但是，好像超算又離我們很遠，因為與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心不同，原先幾乎所有的超算項目都是用于國家高精尖技術(shù)科研領(lǐng)域。
不過，隨著近兩年超算與人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)持續(xù)融合，超算的應(yīng)用邊界不斷擴展，場景不斷豐富，成為催生科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動。如科學(xué)智能 AI for Science，高性能數(shù)據(jù)分析 HPDA 等，并在風(fēng)險人員識別、自動駕駛、新藥研發(fā)、災(zāi)難氣象預(yù)測等領(lǐng)域加速落地。
數(shù)據(jù)顯示,我國算力規(guī)模近五年年均增速近30%,算力運用已成為科學(xué)研究和企業(yè)創(chuàng)新的必備技能。而這些算力主要集中在超算中心、智算中心，以及傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心之中。不過這“哥仨兒”應(yīng)用場景、技術(shù)架構(gòu)卻大相徑庭。
超算與智算、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心之間最大的差別是應(yīng)用場景不同。超算主要應(yīng)用于大規(guī)?？茖W(xué)計算、工程仿真、氣象預(yù)報、生物信息等領(lǐng)域，這些應(yīng)用需要處理海量數(shù)據(jù)和高復(fù)雜度計算，對計算性能要求極高。
而智算則主要應(yīng)用于人工智能、機器學(xué)習(xí)、圖像處理、語音識別等領(lǐng)域，這些應(yīng)用需要快速迭代和優(yōu)化模型，對計算效率要求較高。對此，青云科技HPC及AI算力產(chǎn)品經(jīng)理苗慧表示，在概念上，超算和智算就有了相應(yīng)的區(qū)別。超算，即高性能計算，通常由大量的計算節(jié)點和高速互連網(wǎng)絡(luò)組成，可同時進行大量并行計算任務(wù)。智算，即人工智能計算，具備自主學(xué)習(xí)、自主推理和自主決策的能力，能夠模擬和解決復(fù)雜問題，具有一定的智能水平。“兩者在計算能力、處理方式和應(yīng)用領(lǐng)域上都有所不同。”苗慧強調(diào)。
而相較于超算、智算而言，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用則更加廣泛，包括云計算、大數(shù)據(jù)分析、企業(yè)級應(yīng)用等。數(shù)據(jù)中心需要滿足各種不同的應(yīng)用需求，同時還需要提供靈活的IT服務(wù)和可靠的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。
從超算行業(yè)來看，超算已為汽車制造、氣象海洋、基因測序、新藥研發(fā)、芯片制造、石油勘探等眾多行業(yè)提供了靈活彈性、快捷高效、安全可靠的算力支持。
另一方面，從技術(shù)架構(gòu)上看，超算與智算、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心也存在較大差別。超算的技術(shù)特點主要體現(xiàn)在高性能、高吞吐量和低延遲等方面。為了滿足大規(guī)?？茖W(xué)計算和工程仿真的需求，超算需要具備強大的計算能力和存儲能力，同時還需要具備高效的網(wǎng)絡(luò)通信能力。
而智算的技術(shù)特點主要體現(xiàn)在自適應(yīng)、智能化和分布式計算等方面。智算系統(tǒng)可以根據(jù)應(yīng)用需求自動調(diào)整計算資源，優(yōu)化計算過程，提高計算效率。
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心方面。則通常采用分布式的架構(gòu)，將計算和存儲資源分散在各個服務(wù)器上。這種架構(gòu)可以提供靈活的IT服務(wù)和可靠的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，但計算能力和存儲能力有限。
除此之外，機柜體積也是超算與智算、數(shù)據(jù)中心的一大差別。以“神威·太湖之光”為例，其占地面積605平方米，差不多有10個羽毛球場那么大，需要有一棟專門的建筑來放置。而“天河二號”體積就更大了，占地720平方米。這點與智算中心和一般數(shù)據(jù)中心的機柜體積差距比較明顯。
2022年，隨著大模型的誕生，帶動了智算中心的發(fā)展，讓更多人認識到了智算中心。與之相比，超算中心其實也在“悄悄發(fā)展”。
近年來，我國超算進入快速發(fā)展的階段，以國家級超算中心為主的國內(nèi)超算平臺正在加強尋求可持續(xù)性發(fā)展。
從政策發(fā)展來看，我國超算行業(yè)政策經(jīng)歷了由推動超算中心建設(shè)到強化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度再到梯次布局算力基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)變。
時間回到2016年，那一年，我國發(fā)布的《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》中就提出，建設(shè)超算中心等數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施。不僅于此，國家《“十四五”規(guī)劃》中還進一步強調(diào)：加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系，強化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度，建設(shè)E級和10E級超級計算中心......
2023年2月，中共中央、國務(wù)院引發(fā)的《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》中提出，系統(tǒng)優(yōu)化算力基礎(chǔ)設(shè)施布局，促進東西部算力高效互補和協(xié)同聯(lián)動，引導(dǎo)通用數(shù)據(jù)中心、超算中心、智能計算中心、邊緣數(shù)據(jù)中心等合理梯次布局。
從超算布局來看，截至2023年底，我國已經(jīng)形成14個超算中心，分別位于天津、廣州、長沙、深圳、濟南、無錫、鄭州、昆山、成都、西安、烏鎮(zhèn)等地。在越來越多利好政策的引導(dǎo)，中國超算步入發(fā)展的快車道。
不過放眼全球，中國超算水平與國際一流水平仍存在差距，根據(jù)2023年世界超算領(lǐng)域的頂級會議—— 2023年國際超算大會（SC23）上發(fā)布的最新一屆TOP500榜單顯示，部署在美國橡樹嶺國家實驗室的Frontier超級計算機獲得四連冠，且仍舊是榜單上唯一E級超算系統(tǒng)。美國另一臺超算系統(tǒng)Aurora首次上榜，位列第二。排第三的是安裝于美國微軟云的Eagle系統(tǒng)，這也是TOP500榜單上云系統(tǒng)取得的最高排名。日本超算系統(tǒng)富岳從上年的第二位移至第四位，歐洲最大的超算系統(tǒng)LUMI位列第五。
據(jù)了解，中國已較長時間沒有向TOP500提交新系統(tǒng)的測試結(jié)果，沒再參與排名。此次榜單中，神威·太湖之光和天河二號分別排在了第11和14位。
綜上，中國超算正處于快速發(fā)展與追趕國際一流水平的重要階段。而在這個重要的階段中，離不開“產(chǎn)學(xué)研用”等多方力量共同推進。
從產(chǎn)業(yè)側(cè)和用戶側(cè)出發(fā)，眾多科技廠商紛紛入局超算相關(guān)領(lǐng)域，一方面，用科技的力量推動超算發(fā)展，另一方面，隨著不斷應(yīng)用場景的涌現(xiàn)，為超算也提供了更多“大展拳腳”的舞臺。
而在這個階段，推動超算中心從“各自為戰(zhàn)”，到“互聯(lián)互通”，實現(xiàn)“算力互聯(lián)”是關(guān)鍵一步，而這一步也是眾多廠商和地方主管部門接下來工作的焦點。
地方層面，2023年5月，國家超算互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合體成立，首批15家區(qū)域、高校超算中心意向入網(wǎng)。國家超級計算無錫中心主任楊廣文曾表示，為了解決我國超算中心運行面臨的挑戰(zhàn)，提升我國超算的應(yīng)用水平，推動超算中心從提供裸機時向提供多領(lǐng)域應(yīng)用服務(wù)轉(zhuǎn)變，構(gòu)建超算互聯(lián)網(wǎng)勢在必行。
據(jù)了解，早在2020年，國家超級計算無錫中心便承擔(dān)了國家高性能計算專項項目“國家高性能計算環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用平臺及服務(wù)體系研究與構(gòu)建”。國家超級計算無錫中心聯(lián)合國家超級計算廣州中心、中科院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心等多家國家級超級計算中心，以及清華大學(xué)、之江實驗室等多家核心應(yīng)用單位，開展了超算互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系和應(yīng)用模式研究。
技術(shù)服務(wù)商層面，以華為、青云科技、浪潮等為代表的科技服務(wù)供應(yīng)商也積極布局超算互聯(lián)領(lǐng)域。以青云科技為例，青云此前依托技術(shù)與落地實踐的積累，已經(jīng)正式發(fā)布了AI智算平臺和AI算力云服務(wù)。苗慧對鈦媒體表示，對不同規(guī)模的多元異構(gòu)算力中心來說，AI智算平臺可以提供提供統(tǒng)一管理、智簡運維、高效的用戶自服務(wù)等，實現(xiàn)算力資源按應(yīng)用、按需求隨時匹配，自動切換，實現(xiàn)多種計算場景服務(wù)的標準化運營，以開放的應(yīng)用框架和模型服務(wù)等豐富生態(tài)，全面提升算力中心的運營效率與平臺能力，同時支持利舊。
除了各大廠商的積極布局以外。國家層面也在努力推動超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近日,國家超算互聯(lián)網(wǎng)開展“體驗官”招募計劃。據(jù)了解，該計劃將邀請1500名來自全國科研、制造業(yè)、人工智能等領(lǐng)域的應(yīng)用研發(fā)者與使用者,作為國家超算互聯(lián)網(wǎng)首批公測用戶,助力國家超算互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化迭代平臺功能,提升算力商品全流程交付體驗。
除了產(chǎn)業(yè)側(cè)與用戶側(cè)以外，“學(xué)、研”也是超算發(fā)展過程中至關(guān)重要的一環(huán)。而超算的發(fā)展也需要“學(xué)、研”為其提供源源不斷的人才與技術(shù)支持。
正如上文所言，人才培養(yǎng)對于任何一個行業(yè)來說都是重中之重，對于超算亦是如此。
以鹽城超算中心為例，據(jù)了解，鹽城超算中心基于成熟的運維技術(shù)及體系化人才培養(yǎng)，依托專業(yè)運維團隊及高效管理系統(tǒng)，中心將強化與清華、北大等院校合作，對網(wǎng)絡(luò)通信和存儲讀寫進行實時維護，提高超算互聯(lián)網(wǎng)整體運行效率，打造面向全國的“超算產(chǎn)業(yè)化人才培養(yǎng)基地”。
除此之外，鈦媒體注意到，湖北省也在超算人才發(fā)展方面“走在前列”，據(jù)相關(guān)人士介紹，通過智能基座、產(chǎn)教融合育人基地、眾智等項目，鯤鵬、昇騰與湖北的10所頭部高校展開多項合作，覆蓋3萬名學(xué)生；聯(lián)合高校、科研機構(gòu)積極探索HPC+AI領(lǐng)域的交叉學(xué)科科研人才的培養(yǎng)模式，為HPC與AI的融合協(xié)同發(fā)展儲備尖端人才；與武漢大學(xué)、華中科技大學(xué)等10余所本地高校完成50多個項目對接，覆蓋上千名科研人員。
據(jù)了解，根據(jù)規(guī)劃，未來3年，人才計劃將延伸到50多所湖北的高校，培養(yǎng)10萬高校計算人才，為湖北數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供源源不斷的動力。
無獨有偶，濟南超算中心聯(lián)合建設(shè)齊魯工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院，是教育部批準的全國計算機科學(xué)與技術(shù)博士學(xué)位授權(quán)點，支撐齊魯工業(yè)大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)，該學(xué)科成為山東省省屬高校重點建設(shè)的13個“高峰學(xué)科”之一，設(shè)有國際博士/碩士研究生聯(lián)合培養(yǎng)項目。
而人才培養(yǎng)除了需要各大高校支持以外，適當(dāng)?shù)那罢靶砸彩潜夭豢缮俚?。因為大多?shù)人才還處于學(xué)生階段，需要幾年才能步入社會，投身產(chǎn)業(yè)發(fā)展之中，所以在人才培養(yǎng)的過程中，適當(dāng)?shù)那罢靶杂葹橹匾?，對此，ASC組委會委員劉軍表示，ASC組委會在設(shè)置賽題的過程中，也將代表性與超前性考慮其中。
值得注意的是，正是基于適當(dāng)超前性與代表性的考慮，2023年火熱一年的大模型相關(guān)應(yīng)用——大語言模型LLaMA推理加速，設(shè)置為本屆ASC預(yù)賽賽題之一談及如此設(shè)置賽題的原因時，劉軍對鈦媒體表示，在2022年，大模型還沒有如此火熱的時候，ASC就設(shè)置了源大模型相關(guān)的賽題，“本屆大賽，結(jié)合了當(dāng)下業(yè)內(nèi)認知度較高，開源程度較高，應(yīng)用前景較廣的LLaMA模型，圍繞大語言模型LLaMA推理加速，進行比拼，”劉軍指出，“依托全球化資源的調(diào)用、代碼支持等強大的后臺支撐，考驗各個參賽對于如何更加有效地獲取相關(guān)資源，實現(xiàn)大模型的推理加速。也是為日后大模型與超算的融合鋪平道路”。
可以想見，2024年，在“產(chǎn)學(xué)研用”等多方共同推進下，以及大模型不斷像各個行業(yè)滲透的趨勢下，中國超算領(lǐng)域?qū)⒂瓉砜焖侔l(fā)展的一年，在這個過程中，我們需要加強技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新、拓展應(yīng)用領(lǐng)域、培養(yǎng)高素質(zhì)人才、加強產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)等方面的工作。同時，還需要加強國際合作與交流，積極參與國際競爭，才能不斷提升我國超算的國際影響力。
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