如何弥补高性能计算应用程序中的缺点

近年来，中国超级计算在全球范围内的影响已发生变化. 20多年前，中国技术人员需要在“玻璃屋”中操作超级计算机. 现在，中国已经连续多年跻身世界最快的超级计算第一名.

■我们的记者赵光立

“长期以来，应用程序级的超级计算滞后一直是我们的痛点. ” 10月18日，2018年全国高性能计算学术会议（HPC 2018）在青岛举行. 中国工程院院士，浪潮集团首席科学家王恩东在会上的主题演讲中说，在过去的20年中，中国的高性能计算机一直在不断“发挥作用”. 为了成为性能指标的世界第一，他们做了很多研究工作，但是如何很好地使用它们在超级计算的命题上，中国仍然有许多不足之处需要纠正.

今年6月，由IBM开发并部署在美国能源部Oak Ridge国家实验室的“ Summit”超级计算机的峰值浮点计算速度超过200PFlops，超过了中国的“神威”. 太湖之光”成为新世界的第一. 但是，记者观察到，中国的超级计算机行业对此并不感到惊讶. 相反，在中国“统治图表”多年之后，人们越来越意识到超级计算最终将重新应用的主张.

“我不仅仅依靠依靠国力来制造几台机器. 事实上，就一些国内高性能超级计算中心的建设而言，我们也在不断追求新的性能指标. ”王恩东说，中国高性能计算的发展势头和氛围非常好，但是“高性能计算开发的性能指标与应用之间的关系”等问题“需要我们认真思考”.

是时候“硬件优先”结束了

Wang Endong说，通常，美国或欧洲的一些超级计算中心都是基于应用程序构建的. 相反，“很多时候，我们先建立一个超级计算中心，然后找到应用程序. 我想说这个阶段可以结束吗？”

欧洲和美国一直非常重视大型设备（如超级计算机）的使用. 中国科学院计算机网络信息中心首席工程师严宝平告诉《中国科学日报》，她几年前曾拜访过美国的几个国家超级计算中心. 最让她印象深刻的是，这些超级计算中心中最大的一个. 该团队不在运营和维护部门中，而是在为超级计算用户提供技术的部门中-在各个领域都有计算专家和科学家. 她认为，这种“混搭”结构是美国超级计算应用程序走在世界前列的重要原因.

“超级计算仍然是面向应用程序的. ”王恩东在会上说，我们应该以应用为指导，结识应用并引导应用发展中国的高性能计算行业，技术和学术界.

中国国家高性能计算机工程技术研究中心副主任何铁宁认为，美国在“软件驱动的硬件”方面比中国做得更好的原因是，美国中国的基础工业软件和基础研究中的应用软件要丰富得多，这导致中国不得不轮流“变硬”. 但是他还认为“软件工作必须立即完成. ”

中国超级计算必须建立应用生态

近年来，中国超级计算在全球范围内的影响已发生变化. 20多年前，中国技术人员需要在“玻璃屋”中操作超级计算机. 现在，中国已经连续多年跻身全球最快的超级计算第一名（今年6月由美国取代）. 就应用程序而言，中国超级计算应用程序团队还于2016年和2017年连续两年获得了戈登·贝尔奖，这是超级计算应用程序领域的最高奖项. 此外，中国还在部署下一代超级计算技术-E-国家“十三五”高性能计算项目部署的三台E级原型机，三台E级超级计算原型系统-神威E级原型，天河三号E级原型和曙光E级原型已经全部交付.

难怪日本东京工业大学教授松冈聪（Satoshi Matsuoka）在2016年表示: “中国已正式成为高性能计算机领域的世界领导者之一. ”

但是，如果我们向上看，与美国真正的超级计算能力相比，还有许多不尽人意的地方. 例如，在HPC 2018大会上公布的“中国超级计算机100强性能列表”中，尽管所有入围的高性能设备似乎都是国产的，但大多数核心计算架构（主处理器和）仍然是“英特尔CPU + NVIDIA GPU“或” Intel CPU + Intel Phi“.

“今天，中国的超级计算机或多或少地表明了我们在世界上的地位很高，但是当我们回头看时，我们在应用领域仍然存在相当大的缺陷. ”中科曙光总裁李军在最近的“高性能计算应用研讨会”上说，“未来我们可能需要再花5至10年的时间，才能缩小与发达国家在应用水平和广度上的差距高性能计算应用领域，并弥补为此. 短板. “

如何弥补这些缺点？李军认为，唯一的方法就是建立基于中国独立核心计算架构的超级计算研究与应用生态.

Zhongguang Shuguang是中国高性能计算领域的领先公司. 在前面提到的中国超级计算机100强列表中，曙光公司入围了40个系统，在制造商列表中排名第一. 曙光公司开发的E级原型系统探索了基于家用CPU和加速芯片架构的系统的开发.

“我们希望与大学和研究机构建立更紧密的合作关系，并安排资金，资源和人员，共同创造基于国内核心技术的应用生态. ”李军说，曙光认为，只有善用，高性能计算机的发展才是真正的“互补”.

挖掘高性能计算的新应用

目前，超级计算的应用仍主要在大学和研究机构中. 企业很少使用超级计算，其应用领域大多分布在传统的科学大数据分析和工程计算中. “这仍然是社会各个领域的新主张，这与HPC 2018会议主题“ HPC +一切都可以计算”的愿景相去甚远.

“计算发展非常快，数字工业化，云计算和事物正在发展，我们所处的信息社会和智能社会得到了计算的支持. ”王恩东说，当前行业需要考虑新的发展需求. : 高性能计算的新应用在哪里？

例如，他说当前云计算发展迅速，但是云计算不等于高性能计算；人工智能计算（AI）也正在迅速发展，高性能计算可以为AI提供一定的支持，但是AI计算不是高性能计算.

他认为，中国的高性能计算产业“也落后于外国”. 这源于中国高性能计算发展的开端，即“研究与工业的两条线”. “西方国家的山峰在山上高性能计算应用领域，而我们的山峰在海洋中. ”王恩东说: “仅依靠国家财政支出来支持一两个峰值计算机，可能会不利于中国超级计算机的可持续健康发展. ”

严宝平认为，中国的高性能计算机硬件落后于十多年前，并且在国家推动下才被发现. 现在，应用软件已经落后了. “在部署高性能计算机开发时，该国应跟上应用软件和算法的部署，并着重进行一些突破性的投资和研发. 将超级计算硬件和软件集成在一起，以改善该国的整体水平. 高性能计算的优势. ”

《中国科学报》（2018年10月25日第5版技术经济周刊）

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