凝聚向“芯”力 超算添動力

一張張洋溢著青春與自信的面龐,一輪輪“過五關(guān)斬六將”般的精彩比拼,2022年“神威·國實杯”第六屆國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽圓滿收官。自2017年創(chuàng)辦以來,一年一度的國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽已經(jīng)成了拓展基于國產(chǎn)“芯”平臺的開放應(yīng)用生態(tài)、加快國產(chǎn)“芯”應(yīng)用場景落地、培養(yǎng)和鍛造國產(chǎn)超算人才及后備軍的最佳舞臺。

大賽自6月份正式啟動以來,吸引超100支高校/企業(yè)隊伍、400余名參賽選手報名,16支參賽隊晉級決賽。山東大學(xué)、清華大學(xué)、建投數(shù)據(jù)、山東科技大學(xué)、鄭州大學(xué)、西南石油大學(xué)、齊魯工業(yè)大學(xué)等單位的參賽隊伍,脫穎而出,榮獲獎項。

國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽

2022年,國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽已經(jīng)進入它的第二個“五年計劃”周期。當(dāng)前,國際形勢復(fù)雜多變,各國間新一輪超算算力競爭日趨白熱化,“東數(shù)西算”國家工程的啟動呼喚算力應(yīng)用模式的轉(zhuǎn)變與創(chuàng)新,在自主可控的前提下推動超算的商業(yè)化成為當(dāng)務(wù)之急。

在這一背景下,很顯然國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽的意義已經(jīng)超越了賽事本身,它是洞悉我國超算未來發(fā)展的望遠鏡,也是推動超算商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化進程的加速器。

算力重塑

超算素有計算機界“皇冠上的明珠”之稱,這是因為它從誕生之日就與尖端科技相伴而行,擁有將不可能變?yōu)榭赡?將不實用化為實用的強大能力,更是數(shù)字化時代的“大國重器”。因此,超算之爭也是大國博弈的一個焦點。每年國際國內(nèi)各種的超算排行榜實時反映著各國超算算力的此漲彼消。

數(shù)據(jù)來源:Top500.org

但從另一個視角,進入數(shù)字化時代,各行各業(yè)對算力的需求倍增,超算這個天然的算力“蓄水池”也面臨著如何有效地“放水”,助力各行各業(yè)加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新挑戰(zhàn)。從相對狹窄的尖端科研領(lǐng)域到更廣泛、更多樣化的諸如基因工程、大型裝備設(shè)計制造、新能源新材料,甚至智慧城市、電子政務(wù)等行業(yè)場景,從原來為大型項目定制、資源各自為政到云服務(wù)模式的快速興起,超算行業(yè)的大變革時代已經(jīng)悄然來臨。

“東數(shù)西算”國家工程的啟動,為超算行業(yè)提供了一次蛻變重塑的新機遇。算力提升在拉動GDP方面起到了十分顯著的效果,而5G、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、元宇宙等帶來了更多的算力需求,算力服務(wù)、算力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),以及超算商業(yè)化成為新的抓手,與AI深度融合的新型智能計算中心成為建設(shè)的重點……這些都要求“高大上”的超算行業(yè),能夠?qū)⒁曇胺诺酶鼘捯恍?身段放得再低一些,與具體行業(yè)的業(yè)務(wù)場景結(jié)合得再緊密一些,充分發(fā)揮算力本身的驅(qū)動性,更好地助力數(shù)字中國、網(wǎng)絡(luò)強國的建設(shè)。

軟硬兼施 賦能跨越式發(fā)展

我國一向重視超算能力的建設(shè),并將其作為國家科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的重要方向,雖然起步相對較晚,但是發(fā)展非常快,目前已經(jīng)步入世界領(lǐng)先行列。比如,“天河二號”“太湖之光”曾連續(xù)十次占據(jù)世界超算排行榜TOP500首位;可以說,在30年的時間里,中國超算產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。

今天,在數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級的巨大需求拉動下,超算產(chǎn)業(yè)更是在發(fā)展中求變,建立國產(chǎn)超算創(chuàng)新服務(wù)體系,國產(chǎn)化超算芯片不斷取得新突破,超算應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展。使用國產(chǎn)申威處理器的“神威·太湖之光”早在2016年便成為世界上運行速度最快的超算計算機。特別值得一提的是,“神威·太湖之光”曾經(jīng)作為國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽的競賽支撐平臺,見證并推動了國產(chǎn)CPU平臺應(yīng)用的開發(fā)與創(chuàng)新。更令人欣喜的是,本屆挑戰(zhàn)賽采用了國產(chǎn)超算的新標(biāo)桿——青島國實集團的新一代國產(chǎn)超算作為競賽平臺,可謂江山代有才人出。

國實集團的新一代國產(chǎn)超算是基于全面自主可控的高性能處理器等核心器件,面向海洋領(lǐng)域前沿科技發(fā)展需求,依托自主可控技術(shù)打造的世界領(lǐng)先的超算平臺,具備高性能、低功耗計算節(jié)點,以及大規(guī)模高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和高效并行架構(gòu)。新一代國產(chǎn)超算不僅面向國家重大戰(zhàn)略需求,積極助力前沿科技創(chuàng)新突破,而且還致力于海洋安全、海洋預(yù)報、醫(yī)療健康、信息服務(wù)等,對海洋科技人才技術(shù)培育發(fā)展,以及我國占領(lǐng)全球海洋科研制高點具有重要戰(zhàn)略意義。

評價一個國家的超算能力,一方面要看它的“硬實力”,即是否具備自主研發(fā)領(lǐng)先的超算系統(tǒng)的能力;而另一方面則要看它的“軟實力”,也就是廣泛而普及的超算應(yīng)用能力,成為各行各業(yè)業(yè)務(wù)創(chuàng)新的支點。經(jīng)過多年發(fā)展,我國超算的“硬實力”有目共睹,包括超算芯片、高速互連網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以及CPU+GPU的異構(gòu)體系架構(gòu)等,都已在國際上占據(jù)一席之地?，F(xiàn)在的發(fā)力點更多集中在“軟實力”的鍛造上,這也是國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽舉辦的初衷,即基于可控國產(chǎn)“芯”優(yōu)勢,不斷完善軟件平臺生態(tài)的建設(shè),聚合產(chǎn)學(xué)研用多方力量,選拔和培育超算專業(yè)人才,為推動國產(chǎn)自主平臺的應(yīng)用與開發(fā)貢獻力量。比如本屆挑戰(zhàn)賽就拓寬了賽道的深度和覆蓋范圍,不僅涵蓋氣象、海洋、石油勘探、人工智能等數(shù)十個行業(yè)領(lǐng)域,更產(chǎn)出了“異構(gòu)計算架構(gòu)”“計算機視覺分類模型訓(xùn)練”等一大批優(yōu)秀算法和應(yīng)用成果。

創(chuàng)新超算應(yīng)用場景,打造基于國產(chǎn)“芯”的超算平臺及生態(tài),培養(yǎng)超算后備人才,這些年的努力已經(jīng)結(jié)出了碩果。在全球超級計算大會(SC21)上,中國超算應(yīng)用團隊?wèi){借基于新一代神威超級計算機的應(yīng)用“超大規(guī)模量子隨機電路實時模擬”,一舉奪得2021年度高性能計算領(lǐng)域最高獎項——戈登·貝爾獎(Gordon Bell Prize),就是最好的例證。只要我們練好內(nèi)功,在超算系統(tǒng)的架構(gòu)、芯片、網(wǎng)絡(luò)等層面不斷創(chuàng)新突破,并且持續(xù)深入研究超算應(yīng)用的場景化,扎根國產(chǎn)超算平臺,細致挖掘和服務(wù)細分應(yīng)用領(lǐng)域,就一定能夠讓中國超算屹立在世界超算之林。而國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽就是最好的練兵場之一。也許在未來能夠再次摘取戈登·貝爾獎的中國人中,就會有從國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽中走出的選手。

讓每個人都擁有“超能力”

在過去十年中,我國在基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新方面不斷加強,并在一些關(guān)鍵核心技術(shù)實現(xiàn)了突破,戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大,尤其是在載人航天、探月探火、超級計算機等諸多領(lǐng)域取得了重大成果,已經(jīng)步入創(chuàng)新型國家行列。

超級計算機在我國的應(yīng)用范圍正逐漸拓寬,從氣象預(yù)報、石油勘探這樣的國家戰(zhàn)略領(lǐng)域延展至互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、金融等更多領(lǐng)域,賦能不同行業(yè)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,截至2022年6月,我國算力總規(guī)模已超過150EFlops,位居全球第二,而且中國的整體算力水平還在不斷躍升之中。隨著算力經(jīng)濟的興起,作為最基礎(chǔ)的算力“底座”,超算無疑將成為驅(qū)動科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。

很多人都艷羨超算的“超能力”,因為它可以“算天”“算地”“算人”,將未知變成可能。未來,超算不僅要算得更多,還要算得更細、算得更準(zhǔn),進一步打通國產(chǎn)超算平臺的創(chuàng)新鏈、應(yīng)用鏈和價值鏈,將這種“超能力”變成每個行業(yè)、企業(yè)甚至每個人的“超能力”。從國產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽上,我們已經(jīng)窺見了端倪。