凝聚向“芯”力 超算添動(dòng)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(guó)實(shí)杯”第六屆國(guó)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(guó)產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽已經(jīng)成了拓展基于國(guó)產(chǎn)“芯”平臺(tái)的開放應(yīng)用生態(tài)、加快國(guó)產(chǎn)“芯”應(yīng)用場(chǎng)景落地、培養(yǎng)和鍛造國(guó)產(chǎn)超算人才及后備軍的最佳舞臺(tái)。

大賽自6月份正式啟動(dòng)以來,吸引超100支高校/企業(yè)隊(duì)伍、400余名參賽選手報(bào)名,16支參賽隊(duì)晉級(jí)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(duì)伍,脫穎而出,榮獲獎(jiǎng)項(xiàng)。

國(guó)產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽

2022年,國(guó)產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽已經(jīng)進(jìn)入它的第二個(gè)“五年計(jì)劃”周期。當(dāng)前,國(guó)際形勢(shì)復(fù)雜多變,各國(guó)間新一輪超算算力競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化,“東數(shù)西算”國(guó)家工程的啟動(dòng)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(dòng)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(guó)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(guó)超算未來發(fā)展的望遠(yuǎn)鏡,也是推動(dòng)超算商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加速器。

算力重塑

超算素有計(jì)算機(jī)界“皇冠上的明珠”之稱,這是因?yàn)樗鼜恼Q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(shí)用化為實(shí)用的強(qiáng)大能力,更是數(shù)字化時(shí)代的“大國(guó)重器”。因此,超算之爭(zhēng)也是大國(guó)博弈的一個(gè)焦點(diǎn)。每年國(guó)際國(guó)內(nèi)各種的超算排行榜實(shí)時(shí)反映著各國(guó)超算算力的此漲彼消。

數(shù)據(jù)來源:Top500.org

但從另一個(gè)視角,進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代,各行各業(yè)對(duì)算力的需求倍增,超算這個(gè)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(duì)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(jì)制造、新能源新材料,甚至智慧城市、電子政務(wù)等行業(yè)場(chǎng)景,從原來為大型項(xiàng)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(shí)代已經(jīng)悄然來臨。

“東數(shù)西算”國(guó)家工程的啟動(dòng),為超算行業(yè)提供了一次蛻變重塑的新機(jī)遇。算力提升在拉動(dòng)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(jì)算中心成為建設(shè)的重點(diǎn)……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(chǎng)景結(jié)合得再緊密一些,充分發(fā)揮算力本身的驅(qū)動(dòng)性,更好地助力數(shù)字中國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的建設(shè)。

軟硬兼施 賦能跨越式發(fā)展

我國(guó)一向重視超算能力的建設(shè),并將其作為國(guó)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(duì)較晚,但是發(fā)展非?？?目前已經(jīng)步入世界領(lǐng)先行列。比如,“天河二號(hào)”“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(shí)間里,中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)實(shí)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(jí)的巨大需求拉動(dòng)下,超算產(chǎn)業(yè)更是在發(fā)展中求變,建立國(guó)產(chǎn)超算創(chuàng)新服務(wù)體系,國(guó)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(guó)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(yùn)行速度最快的超算計(jì)算機(jī)。特別值得一提的是,“神威·太湖之光”曾經(jīng)作為國(guó)產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽的競(jìng)賽支撐平臺(tái),見證并推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)CPU平臺(tái)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(guó)產(chǎn)超算的新標(biāo)桿——青島國(guó)實(shí)集團(tuán)的新一代國(guó)產(chǎn)超算作為競(jìng)賽平臺(tái),可謂江山代有才人出。

國(guó)實(shí)集團(tuán)的新一代國(guó)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(tái),具備高性能、低功耗計(jì)算節(jié)點(diǎn),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(guó)產(chǎn)超算不僅面向國(guó)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(bào)、醫(yī)療健康、信息服務(wù)等,對(duì)海洋科技人才技術(shù)培育發(fā)展,以及我國(guó)占領(lǐng)全球海洋科研制高點(diǎn)具有重要戰(zhàn)略意義。

評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家的超算能力,一方面要看它的“硬實(shí)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(shí)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(diǎn)。經(jīng)過多年發(fā)展,我國(guó)超算的“硬實(shí)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(guó)際上占據(jù)一席之地。現(xiàn)在的發(fā)力點(diǎn)更多集中在“軟實(shí)力”的鍛造上,這也是國(guó)產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽舉辦的初衷,即基于可控國(guó)產(chǎn)“芯”優(yōu)勢(shì),不斷完善軟件平臺(tái)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(dòng)國(guó)產(chǎn)自主平臺(tái)的應(yīng)用與開發(fā)貢獻(xiàn)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(gè)行業(yè)領(lǐng)域,更產(chǎn)出了“異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)”“計(jì)算機(jī)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(chǎng)景,打造基于國(guó)產(chǎn)“芯”的超算平臺(tái)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(jí)計(jì)算大會(huì)(SC21)上,中國(guó)超算應(yīng)用團(tuán)隊(duì)?wèi){借基于新一代神威超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用“超大規(guī)模量子隨機(jī)電路實(shí)時(shí)模擬”,一舉奪得2021年度高性能計(jì)算領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)——戈登·貝爾獎(jiǎng)(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(chǎng)景化,扎根國(guó)產(chǎn)超算平臺(tái),細(xì)致挖掘和服務(wù)細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域,就一定能夠讓中國(guó)超算屹立在世界超算之林。而國(guó)產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽就是最好的練兵場(chǎng)之一。也許在未來能夠再次摘取戈登·貝爾獎(jiǎng)的中國(guó)人中,就會(huì)有從國(guó)產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽中走出的選手。

讓每個(gè)人都擁有“超能力”

在過去十年中,我國(guó)在基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新方面不斷加強(qiáng),并在一些關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)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(jí)計(jì)算機(jī)等諸多領(lǐng)域取得了重大成果,已經(jīng)步入創(chuàng)新型國(guó)家行列。

超級(jí)計(jì)算機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用范圍正逐漸拓寬,從氣象預(yù)報(bào)、石油勘探這樣的國(guó)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(jì)數(shù)據(jù)顯示,截至2022年6月,我國(guó)算力總規(guī)模已超過150EFlops,位居全球第二,而且中國(guó)的整體算力水平還在不斷躍升之中。隨著算力經(jīng)濟(jì)的興起,作為最基礎(chǔ)的算力“底座”,超算無疑將成為驅(qū)動(dòng)科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)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?yàn)樗梢浴八闾臁薄八愕亍薄八闳恕?將未知變成可能。未來,超算不僅要算得更多,還要算得更細(xì)、算得更準(zhǔn),進(jìn)一步打通國(guó)產(chǎn)超算平臺(tái)的創(chuàng)新鏈、應(yīng)用鏈和價(jià)值鏈,將這種“超能力”變成每個(gè)行業(yè)、企業(yè)甚至每個(gè)人的“超能力”。從國(guó)產(chǎn)CPU并行應(yīng)用挑戰(zhàn)賽上,我們已經(jīng)窺見了端倪。