近年來，中國超算在全球范圍內(nèi)的影響力已今非昔比。20多年前，中國技術(shù)人員操作超級計(jì)算機(jī)需要在“玻璃房子”中進(jìn)行，如今中國已經(jīng)連續(xù)多年占據(jù)全球計(jì)算速度最快超算第一位。

“超算在應(yīng)用層面的滯后是我們長期以來的一個(gè)痛點(diǎn)。”10月18日，2018年全國高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(HPC 2018)在青島召開，中國工程院院士、浪潮集團(tuán)首席科學(xué)家王恩東在會上做主題演講時(shí)說，近20年來，我國的高性能計(jì)算機(jī)不斷地在“打榜”，為了能夠在性能指標(biāo)上成為世界第一做了大量的研究性工作，然而在怎么用好超算的命題上，中國還有不少短板亟待彌補(bǔ)。

今年6月，由IBM公司研制、部署在美國能源部下屬橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的“Summit”超級計(jì)算機(jī)，以浮點(diǎn)運(yùn)算速度峰值超過200PFlops的性能，超過中國“神威·太湖之光”成為新晉世界第一。不過，記者觀察到，中國超算業(yè)界對此并不感到驚訝，反而是，在中國“霸榜”多年之后，越來越意識到超算終要回歸應(yīng)用這一命題。

“我想不僅僅是(依靠國家力量)做了幾臺機(jī)器，實(shí)際上在一些國內(nèi)的高性能超算中心的建設(shè)方面，我們也是在不斷地追逐新的性能指標(biāo)。”王恩東說，我國在高性能計(jì)算方面發(fā)展勢頭和氛圍都非常好，但“高性能計(jì)算發(fā)展的性能指標(biāo)跟應(yīng)用的關(guān)系”等問題“需要我們認(rèn)真思考”。

“硬件先行”該告一段落了

王恩東介紹說，一般而言，美國或歐洲的一些超算中心，都是基于應(yīng)用來建設(shè)的。而反觀我們，“很多時(shí)候是先建超算中心再找應(yīng)用。我想說這個(gè)階段是否可以告一個(gè)段落了?”

歐美國家對諸如超級計(jì)算機(jī)這種大型裝置的使用率向來十分重視。中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心總工程師閻保平告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，數(shù)年前她曾前往美國幾家國家級超算中心訪問，令她印象最為深刻的是，這些超算中心最大的一支隊(duì)伍不在運(yùn)維部門，而是為超算用戶提供技術(shù)的部門——那里匯集了計(jì)算專家和各領(lǐng)域的科學(xué)家。她認(rèn)為，這種“混搭型”結(jié)構(gòu)是美國超算應(yīng)用水平居世界前列的重要原因。

“超算還是要面向應(yīng)用的。”王恩東在會上說，當(dāng)下我們應(yīng)當(dāng)以應(yīng)用為引導(dǎo)，以滿足應(yīng)用、引領(lǐng)應(yīng)用來發(fā)展中國的高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)、技術(shù)和學(xué)術(shù)。

中國國家高性能計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心副主任何鐵寧認(rèn)為，美國之所以在“軟件推動(dòng)硬件”方面做得比中國好，深層次原因在于美國在基礎(chǔ)工業(yè)軟件、基礎(chǔ)科研方面的應(yīng)用軟件比中國豐富得多，這導(dǎo)致中國不得不反過來“以硬促軟”。不過他也認(rèn)為，“軟件的事情要馬上著手做”。

中國超算須構(gòu)建應(yīng)用生態(tài)

近年來，中國超算在全球范圍內(nèi)的影響力已今非昔比。20多年前，中國技術(shù)人員操作超級計(jì)算機(jī)需要在“玻璃房子”中進(jìn)行，如今中國已經(jīng)連續(xù)多年占據(jù)全球計(jì)算速度最快超算第一位(今年6月被美國再次反超);在應(yīng)用方面，中國超算應(yīng)用團(tuán)隊(duì)也在2016年、2017年連續(xù)2年獲得超算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)“戈登貝爾獎(jiǎng)”。并且，中國也在部署下一代超算——E級超級計(jì)算機(jī)，國家“十三五”高性能計(jì)算專項(xiàng)課題部署的3個(gè)E級超算的原型機(jī)系統(tǒng)——神威E級原型機(jī)、“天河三號”E級原型機(jī)、曙光E級原型機(jī)，目前已全部實(shí)現(xiàn)交付。

無怪乎日本東京工業(yè)大學(xué)教授松崗聰早在2016年曾說：“中國已經(jīng)正式成為了高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的世界領(lǐng)導(dǎo)者之一。”

然而，如果我們向上看，與真正的超算強(qiáng)國美國相比，仍存在很多不盡如人意之處。比如，在HPC 2018會議上公布的中國超算性能Top100排行榜中，雖然第一次出現(xiàn)所有入圍高性能設(shè)備均為國產(chǎn)，但多數(shù)核心計(jì)算架構(gòu)(主處理器和加速器)仍為“Intel CPU+NVIDIA GPU”或“Intel CPU+ Intel Phi”。

“今天中國超級計(jì)算機(jī)或多或少存在這樣的情況，就是我們在國際上的地位很高，但回頭照照鏡子，我們在應(yīng)用領(lǐng)域里還存在相當(dāng)大的短板。”中科曙光總裁歷軍在近日召開的“高性能計(jì)算應(yīng)用研討會”上說，“未來我們可能還需要再花5~10年的時(shí)間，在應(yīng)用水平、應(yīng)用廣度方面跟國際發(fā)達(dá)國家縮小差距，補(bǔ)上這個(gè)短板。”

如何補(bǔ)齊這些短板?歷軍認(rèn)為，一條必由之路是基于中國自主的核心計(jì)算架構(gòu)，構(gòu)建超算研制與應(yīng)用生態(tài)。

中科曙光是國內(nèi)高性能計(jì)算領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，在上述中國超算Top100排行榜中，曙光公司以40臺系統(tǒng)入圍榜單，位列該榜單廠商份額第一位。由曙光負(fù)責(zé)研制的E級原型機(jī)系統(tǒng)，探索了基于國產(chǎn)CPU和加速芯片架構(gòu)的系統(tǒng)研制。

“我們希望與大學(xué)、研究所建立更緊密的合作關(guān)系，安排經(jīng)費(fèi)、資源、人員來共同營造基于國產(chǎn)核心技術(shù)的應(yīng)用生態(tài)。”歷軍說，在曙光看來，只有用好了，高性能計(jì)算機(jī)的研制才真的好了，“彼此相輔相成”。

挖掘高性能計(jì)算新的應(yīng)用領(lǐng)域

目前，超算的應(yīng)用場所主要仍在高校、科研院所，企業(yè)所用超算極少，而應(yīng)用領(lǐng)域也多分布在傳統(tǒng)的科學(xué)大數(shù)據(jù)分析、工程計(jì)算等方面，“用好超算”在社會各界還是個(gè)新命題——這距離HPC 2018大會主題“HPC+一切皆可計(jì)算”的愿景相去甚遠(yuǎn)。

“計(jì)算發(fā)展很快，數(shù)字產(chǎn)業(yè)化，云物移大智，我們所處的信息社會、智能社會，它的支撐就是計(jì)算。”王恩東說，當(dāng)下，結(jié)合新的發(fā)展需求，業(yè)界要去思考：高性能計(jì)算新的應(yīng)用領(lǐng)域在哪?

他舉例說，當(dāng)前云計(jì)算發(fā)展態(tài)勢迅猛，但云計(jì)算不等于高性能計(jì)算;人工智能計(jì)算(AI)也在快速發(fā)展，且高性能計(jì)算能夠?yàn)锳I提供一些支撐，但AI計(jì)算也不是高性能計(jì)算。

他認(rèn)為，中國高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)“相比國外也是落后的”。這源于中國在發(fā)展高性能計(jì)算之初就是“研究和產(chǎn)業(yè)兩條線”。“西方國家是山峰就在山脈里面，我們的山峰是在海洋里面的。”王恩東說，“單純依靠國家財(cái)政支出去支撐一兩臺峰值計(jì)算機(jī)，對中國超算持續(xù)健康發(fā)展可能是不利的。”

閻保平認(rèn)為，十幾年前我國高性能計(jì)算機(jī)硬件落后，經(jīng)國家推動(dòng)后掘起了;現(xiàn)在是應(yīng)用軟件落后，“指揮棒”應(yīng)該往應(yīng)用這邊偏了。“在部署高性能計(jì)算機(jī)研制的時(shí)候，國家對應(yīng)用軟件、算法的部署應(yīng)一并跟上，而且要側(cè)重做一些突破性的投入和研發(fā)。超算硬件、軟件是一體化的，這樣才能提高國家高性能計(jì)算的整體實(shí)力。”