作者：鄭金武 來源：中國科學報 發布時間：2020/6/12 11:11:47

應用效率偏低，超算中心探路商業化

 

超級計算機是推動國家安全與創新發展的強力引擎，為解決國家安全、技術創新、經濟發展和社會進步等一系列重大挑戰性問題提供了不可替代的作用。

在近年來每一期全球超算TOP10榜單上，都不乏“神威”、“天河”、“曙光”等我國超級計算機的身影。我國超級計算機的研制水平和性能，已從長期跟跑，發展到并跑乃至部分技術領跑的階段。但在超算應用方面，與我國超算大國的地位并不相稱。

在日前舉行的中國計算機學會青年計算機科技論壇（YOCSEF）濟南IT技術論壇上，多位專家指出，“軟件發展滯后、自研應用少、應用場景不完善”等，正成為我國超算中心商業化亟待補齊的短板。

超算研制先于需求應用

“雖然在過去二十多年里，我國超算的研制和發展取得了輝煌的成就，但為了取得TOP500世界冠軍而忽視實際需求，研制遠遠超過實際需求的機器的做法，也越來越值得我們反思。”中科院計算所研究員張云泉在論壇上的報告發人深省。

一直以來，我國超級計算機的研制模式都是政府科技部門主導，地方政府參與，企業承擔研制任務，國家超級計算中心負責運維和推廣。在此模式下，誕生了天津、濟南、長沙等多個國家超算在地方的分中心，但卻少有商業化運營的超算中心。各超算分中心的應用，也多集中于傳統領域，例如氣象氣候、石油勘探、宇宙模擬等。

“在建設思路上，我國采取了超算系統性能優先發展，再拉動超算應用發展的策略。”張云泉介紹，歐美日等國家一般根據各領域實際應用需求，針對性地研制能滿足實際應用需求的超算系統，以避免對機器的浪費。

“我國的超算發展，偏重于先發展超算計算能力，往往會導致超算系統初期應用效率偏低的情況，需要一定時間的過渡期才能將機器用起來。”張云泉說。

“這就好比修建高速公路，前期看高速路修得怎么樣，修好了路之后，更多是要提高利用率。”山東省齊魯大數據研究院院長朱效民表示，超算中心下一步要重視應用，并要對應用進行細分。

“國情不同，超算的應用模式也不同。”在國家超級計算天津中心主任助理馮景華看來，國家超算也在商用，或者叫付費模式，“國家超算和商用不矛盾”。

馮景華介紹，在產業服務方面，國家超算天津中心與天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室合作，開展了“多缸汽油機瞬態燃燒仿真”研究，針對不同汽油、乙醇、空氣預混比例模型，不同點火方式，就各燃燒室內的燃燒均衡性開展分析。

“超算是面向上游技術的練兵場，面向下游產業的實驗床。”國家超級計算濟南中心副研究員郭猛說，超算中心商業化發展，要看有沒有“一個好的商業模式最大化超算產業鏈各環節的價值，一個可持續發展的超算生態讓超算產業鏈各環節都能健康發展”。

應用軟件研發存在脫軌

為推動超算中心實際應用，科技部近年來通過一系列重點研發計劃，在重點應用領域部署了一系列課題，進行幾十萬核乃至百萬核并行算法與軟件研制的重點突破。

“但目前日常運行的大部分超算作業，其并行規模仍停留在幾千或幾萬個處理器甚至更低的量級，沒有充分發揮出億億次超級計算機上并行的能力。”張云泉指出，我國超算應用軟件仍處于初級階段，應用領域與軟件研發存在脫軌現象。

郭猛也表示，超級計算機研制和超算中心建設，我國都已取得不俗的成績。目前急需的，是“一批覆蓋各行業、各產業的應用軟件和業務系統，一個高效的超算互聯網，能夠將算力無阻礙地輸送到用戶”。

受制于國外壟斷，目前超算領域國產商業應用軟件發展滯后，市場占有率幾乎是空白。 “在超算應用比較多的制造業和基礎科研等關鍵領域，大部分商業應用軟件都被國外壟斷。” 張云泉表示，“我國不僅支出巨額軟件采購費用，軟件升級還受制于外方。我國超級計算機特別是國產超級計算機上運行的大規模并行軟件，幾乎都是科研用軟件，不具備大規模商業推廣的能力。”

“重硬輕軟”的思想導致經費投入比列嚴重失調。美國能源部建議的對超算軟硬件的投入比列約為1:1。而我國超算系統的軟件經費投入，雖然在項目申報時已提高到20%-30%，比過去的不到10%已有明顯改善，但離1:1的比列還有很大差距。

與此相對的，是超算應用軟件人才極其缺乏。“需要一批既懂行業、又懂超算的交叉領域人才。”郭猛說。

“當前高校相關人才培養體系、培養計劃和課程設置，落后于超算應用領域的人才需求。”張云泉說，“科研評價體系也難以對超算應用軟件研發做出客觀評價，軟件研發人員待遇偏低；但市場需求旺盛且待遇有明顯優勢，導致應用軟件研發人才頻繁跳槽，人才流失嚴重。”

目前，我國超算應用軟件的研發人員分散在一些小的實驗室、研究所，或者依附在硬件研發為主的國家重點實驗室，僅在核物理、石油、氣象、地球物理等個別領域建有專門的國家重點實驗室，但未形成合力。

“應轉變重硬輕軟的思維，持續穩定支持超算應用軟件研發。”張云泉建議，要根據超算軟件人才隊伍的實際發展情況和研發能力，提高軟件研發投入；鼓勵國家超算中心聯合應援部門組建行業應用聯合實驗室；要重視計算科學學科建設和人才激勵機制。

迎接算力經濟時代

“新一代信息技術，幾乎都是圍繞算力為核心展開創新。”張云泉指出，隨著超級計算技術的普及和成本大幅降低，其應用領域也從信息安全、科學計算領域，向更為廣泛的國民經濟主戰場快速擴張。

“超算商業化的一個重要前提，是要有海量的客戶需要，急需超算應用解決現實問題。”北京并行科技公司董事長陳健說。

超算需求是現實存在且不斷增長。據了解，目前抖音、快手、愛奇藝等公司，通過購買超算服務的方式，完成上傳內容的人工智能審核、視頻特效渲染等。而商湯科技、曠視科技等公司，則通過自己建設超算中心的方式，滿足人臉識別的需求。

陳健指出，超算商業化發展，要注意市場區分，要對應用市場進行畫像，使尖端超算、通用超算、行業超算平衡發展。

“尖端超算實現萬核以上的應用，追求極大規模、極致性能，開展攻堅型科研，面對的是國家級客戶或各行業頂級研究機構，對超算硬件系統要求非常高。”陳健說，“尖端超算定位是‘塔尖上的明珠’，國之重器，需要國家集中力量辦大事。”

通用超算則開展萬核以下的應用，需要提供優質服務和高的性價比，滿足海量中小微資源用戶的日常需求。通用超算可通過“超級云計算中心”等實現。

行業超算開展單核到幾千核應用，滿足行業實際業務需求，超算只是其業務中的一個環節，主要面向行業，按照行業業務需求設計完整的云上業務流程，保證用戶業務各環節能夠快速、高效、動態實現。

在實際發展中，“國家超算面向大用戶，商業超算面向小用戶。”朱效民表示，國家超算應該作為一個橋梁，把超算和用戶銜接起來。“超算商業化，需要從服務上多加考慮。”

張云泉也指出，國家超算和商用超算共存，有利于超算產業的良性循環。“各美其美，形成競爭，相互補充。”

文章搬運于：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/6/441303.shtm