融合计算成趋势 中国超算技术加速发展

原标题：中国超算提速 融合计算成趋势

“融合应该是一个趋势。我们不光看到传统的高性能计算与AI的融合，还看到计算架构的融合，也看到高性能计算也会以云计算的方式来提供服务。”日前，在2019联想全球超算峰会上，中科院计算所所长孙凝晖说。

【摘要】行业用户的集群调度业务随着移动通信技术的发展其需求也越来越高，现有的tetra、iden数字集群技术体制可实现话音调度、短信应用，无法实现高速的数据多媒体应用，在lte中可实现集群通信业务，本文介绍了数字集群通信的特点及现状，并分析了其在未来移动通信中的发展趋势。在sd-30上实现了基于国产龙芯cpu的虚拟化系统hkvm-loongson，系统采用kvm虚拟化技术和openstack开源云计算软件栈，首次在超过40台国产龙芯集群服务器上构建了的虚拟化节点并实现了对300个以上云计算虚拟节点的有效资源管理与调度。moebius集群打破以往的“主备”模式，集群中的每个节点都具有同等地位，集群强大的sql解析及调度引擎，有多达10种灵活的算法，将所有的访问均衡地分配到所有服务器上，进而显著提升系统的性能。

近年来，中国超算迅速发展。但如何让超算更好地为产业、生活服务一直是业内探讨的焦点。

“早几年我们一直在说，国产超算，在硬件系统方面走得比较快，但在应用方面跟美国、欧洲、日本等，还有比较大的差距。”第34届国际超级计算大会主席、中国国家超级计算广州中心主任卢宇彤曾说，以前超算是以系统为中心，关注优化程序，追求更高性能，但是到了超算中心以后，开始向以应用为中心转变，让更多的行业领域能够更方便的使用超算。在人工智能、大数据和云计算等技术快速发展的环境下，超算与之也有了更深切的结合点。

E级超算制高点“争夺战”

毫无疑问，超级计算机正成为高性能计算式科技进步与科学突破的“发动机”。在最新的基础科学领域——诸如大气变化模拟、核聚变研究、生命科学、天体物理的研究中，超级计算机都在扮演越来越重要的角色。

10年前，我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”一期系统研制成功，自此成为继美国之后第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家，并于次年摘取世界运算速度最快的超算桂冠。

而如今，新一代百亿亿次超算也就是E级超算，成为各国在超算领域追逐的新目标。E级超算是指每秒可进行百亿亿次数学运算的超级计算机，被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”。

中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”诞生，达到每秒1206万亿次的峰值速度和每秒563．1万亿次的linpack实测性能，成为继美国之后世界上第二个能研制千万亿次超级计算机的国家。由国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机系统，以峰值 计算速度每秒 5.49 亿亿次、持续计算速度每秒 3.39 亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居 榜首，这是继 2010 年“天河一号”首次夺冠之后，中国超级计算机再次夺冠。由国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，这是继2010年“天河一号”首次夺冠之后，中国超级计算机再次夺冠。

中国高性能计算重点研发专项总体组组长、中山大学数据科学计算机学院院长钱德沛介绍，在E级超算上，各国都不愿放弃“制高点”。迄今为止天河一号计算机内存，美国能源部已投入18亿美元建造三台E级超算，第一台A21将在2021年上半年上市；日本E级超算Fugaku的新一代ARM处理器已经完成，扩展了512位，内存采用了HBM（高带宽存储器）处理，“整个系统节点内存非常高”，计划于明年推出试用；欧盟也不甘落后，将在2023年左右建立欧洲的E级计算的基础设施。

在高精度重力勘探直接预测油气藏研究中，前苏联地球物理学家i.n.米哈依诺夫博士通过分析所观测的重力异常值发现：含油区上方存在有0.1在高精度重力勘探直接预测油气藏研究中，前苏联地球物理学家i.n.米哈依诺夫博士通过分析所观测的重力异常值发现：含油区上方存在有0.1~ ~0.3毫伽的负异常，一般这样微小的异常在平面图上都被平滑掉了，只有在单条剖面上通过精细解释才能发现。勘探院自主研发ipreseis地震成像与定量预测软件，标志着我国地震精准成像和油气储层定量预测技术实现新突破。一、重磁力测量所解决的油气地质问题 近年来，随着重磁力原始数据的采集速度和精度（含各项外部改正的精度）的成倍提高，处理解释技术的飞快进步，大比例（1/1万～ 1/5万），高密度点的重磁力勘探日趋广泛，过去被忽视的微弱异常研究愈越来越受到重视，并在沉积体系划分、油气的重力资料检测方面获得突破，正得到广泛地运用，取得了很好的经济效益，在油气田的开发过程中，也有人运用微重力勘探对区块评价并配合测井等资料进行储量计算等。

“发展到融合计算是一个自然的进程”

其实，云真正爆发也是这一年，由于企业数据的增长，仅靠传统的 it 架构已经无法满足数据的存储、计算。core 是英特尔处理器的一种新架构:[core microarchitecture] 在core处理器架构下.core完整叫法是.是设计出来终结netburst架构的,conroe 是具体针对桌面级用户的. tdp只有65w [移动版]的merom 相比core duo t2600 性能增长20% [最强的应属woodcrest] 据说比至强xeon 2. [桌面版]的conroe 相对于pentium d 950 性能增长40% 能耗下降40% 采用的还是lga775接口。在大爆炸奇点处，所有已知科学定律失效，爆炸理论也同样失效，但奇点本身是存在的。

联想集团高级副总裁、数据中心业务集团中国区总裁童夫尧认为，高性能计算为人工智能、大数据的崛起提供了计算引擎，而人工智能、大数据又带动高性能计算呈现新的发展形态。“可以看出，在各个层次上的协同设计会成为高性能计算发展的关键点。”李国杰也认为，在人工智能飞速发展的当下，面向智能应用的超级计算机是未来二十年需要高度重视的研究方向。

一个成功的案例是“初至波自动拾取”。地震发生后，地震观测点最先接收到的波称初至波。赖能和介绍，为了勘探石油，他们必须要进行初至波的拾取工作，过去完成一次初至波的拾取会产生30T的数据，“30T的数据得30个人连续干60多天，这其中全是重复劳动。”他说，有了“AI+HPC”后，用机器拾取每一秒钟可以拾取一千个点，效率大大提升。

“计算发展到‘融合计算’是一个自然的进程。”联想集团首席科学家、北京航空航天大学教授祝明发说，计算机性能提升的速度永远不及需求的增加，加快提升计算力，推动计算力共享，并“赋能”科研院所、行业、企业是当务之急，与技术、行业、生态的融合发展才能更好地发展科技。

“自主可控不是一个可选项”

德国科学家研制出的一款机器人耗时仅0.637秒便破解三阶魔方，打破了之前机器破解魔方的0.887秒纪录，载入吉尼斯世界纪录。据英国《每日邮报》3月6日报道，德国科学家研制出的一款机器人耗时仅0.637秒便破解三阶魔方，打破了之前机器破解魔方的0.887秒纪录，载入吉尼斯世界纪录。据英国《每日邮报》报道，德国科学家研制出的一款机器人耗时仅0.637秒便破解三阶魔方，打破了之前机器破解魔方的0.887秒纪录，载入吉尼斯世界纪录。

这样的差距存在超算的各个部分，包括高性能处理器和，特别是3D的内存、新型的存储器件、光交换和光传输等。前不久，中科曙光、江南计算技术研究所等E级超算原型机的研制方被美国商务部列入“实体清单”，许多瓶颈技术再无法从国际上寻求突破。

刘伟光：其实对于自主可控这边我们是有一些计划的，比如我们正在和国内一些大型本土企业（不方便透漏）计划开展一些深度的合作，不仅仅是协议上的合作，更多的是技术上的开放与授权。2017年是国产自主可控发展的重要之年，在此契机下，双方通过战略合作协议的签署，再次明确了未来的合作模式，合作方向及行动的路线和目标。综合考虑这两个因素，一个有效解决手段是实现可控规则的一一映射，即：将实现数据映射规则的人员和实施数据漂白的人员分开，设计人员负责实现映射算法并保证算法的不可被逆推，保证在有效取值范围内实现一一映射，同时保留外部能影响映射的参数。

钱德沛建议，除了重视体系结构的研究天河一号计算机内存，下一步，我们应特别重视构建高性能计算的生态环境。“现在只能依靠我们自己的处理器来研制系统，从操作系统语言、编译开始到应用软件的开发等，要尽快地通过技术辐射形成国产服务器的序列。如果构建不起我们的生态环境，我们的技术就没有用。”

目前，我国大型科学计算的应用软件基本上依靠。一些国家重大行业企业研发了部分应用软件系统，但多数停留于自研自用，缺少相应的产业化工作，商业推广应用能力不足。李国杰说，我国超算经费用于应用软件开发的还不到10%，约为美国的1/6。补齐软件短板的关键是人才，但目前能培养高性能计算软件人才的大学很少，需要加强。

我们借鉴互联网发展模式，贯彻“开放物联”理念，推动物联网开放体系架构技术创新，催生规模化、协同化的物联产业，为构建先进、开放、适用的物联网经络体系，推进了物联网从垂直封闭向开放共享转变，从自建自用向服务运营转变，从行业应用向大众应用转变。基于对大数据的融合运用，海尔构建起了涵盖用户数据、设备数据、制造数据和体验数据的闭环流程，一端连接智慧家庭用户，一端连接智能制造。这带动了开放产品和平台的兴起，因为开放以后才能实现iaas层和paas层的层级间解耦，用户可以使用微服务来构建应用，可以使用容器来灵活构建应用环境，可以更方便的结合大数据、ai、iot等战略性技术。

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