成算在心

饒宇鋒

對(duì)于大多數(shù)的用戶，HPC（高性能計(jì)算）并不是一個(gè)好理解的概念。直觀的印象大多來自美國(guó)好萊塢的電影，比如《Blade Runner》( 銀翼殺手)，也或者是當(dāng)年將國(guó)際象棋大師卡斯帕羅夫“挑落馬下”的“深藍(lán)”。但更多人的認(rèn)識(shí)則會(huì)長(zhǎng)期陷入認(rèn)識(shí)的誤區(qū)：提起高性能計(jì)算，人們首先會(huì)想到用于尖端科學(xué)計(jì)算的高性能計(jì)算機(jī)。實(shí)際上，90% 的高性能計(jì)算機(jī)用途是非科學(xué)計(jì)算的數(shù)據(jù)處理、事務(wù)處理和信息服務(wù)，它早已不是象牙塔里的陽(yáng)春白雪。

無處不在的應(yīng)用

生物、信息、電子商務(wù)、金融、保險(xiǎn)這些與消費(fèi)者息息相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的背后都有著HPC 的身影，比如，高性能計(jì)算可用于鞋墊的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算可設(shè)計(jì)出最舒適最合腳的款式。 國(guó)內(nèi)的比亞迪公司已經(jīng)在汽車的設(shè)計(jì)上大量使用高性能計(jì)算，通過計(jì)算模擬汽車的碰撞所受到的壓力，可能對(duì)汽車產(chǎn)生的影響等，從而為汽車提供最終的檢驗(yàn)成果。

超級(jí)計(jì)算機(jī)還可用于基因的研究，結(jié)合現(xiàn)在的基因測(cè)序成果，高性能計(jì)算機(jī)可將個(gè)人進(jìn)行基因測(cè)序的時(shí)間成本、人力成本大大降低，從而輕松為個(gè)人進(jìn)行基因測(cè)序分析，了解每個(gè)人的基因特征。在天氣預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)等大量預(yù)報(bào)工作中，超級(jí)計(jì)算機(jī)將大大提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。同時(shí)，它也是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括制造業(yè)）實(shí)現(xiàn)技術(shù)改造、提高生產(chǎn)率——“電子生產(chǎn)率”(e-productivity) 和競(jìng)爭(zhēng)力的重要工具。正因?yàn)閼?yīng)用廣泛，它已經(jīng)變成了一門熱門的生意。

在國(guó)外，人們更習(xí)慣將HPC 描述成“高性能計(jì)算機(jī)和機(jī)群”，也就是說計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由多個(gè)處理機(jī)（通常是大批量生產(chǎn)的）連接成的一個(gè)系統(tǒng)。通常，計(jì)算能力在每秒萬億次區(qū)域之上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被認(rèn)為是HPC 計(jì)算機(jī)。一個(gè)HPC 機(jī)群通常會(huì)提供超強(qiáng)的性能，因?yàn)橛?jì)算任務(wù)被分派到了機(jī)群中的不同節(jié)點(diǎn)。

運(yùn)行在HPC 系統(tǒng)上的應(yīng)用通常都是一些任務(wù)量重的研究和實(shí)驗(yàn)，包括事務(wù)處理、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、虛擬原型測(cè)試等等。聚類技術(shù)未來的發(fā)展也很程度上地倚賴了HPC 技術(shù)。

不僅于此，基于HPC 平臺(tái)，人們其實(shí)可以做得更多。這方面國(guó)外很多公司已經(jīng)做出了很多的嘗試。殼牌石油公司通過全球內(nèi)部網(wǎng)和高性能服務(wù)器收集員工的創(chuàng)新建議，加以集中處理。其中產(chǎn)生了一種激光探測(cè)地下油床的新技術(shù)，為該公司發(fā)現(xiàn)了3 億桶原油。在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，好利威爾公司和通用電氣公司用網(wǎng)絡(luò)將全球各地設(shè)計(jì)中心的服務(wù)器和貴重設(shè)備連于一體，以便于工程師和客戶共同設(shè)計(jì)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)間可縮短100 倍。對(duì)很多大型企業(yè)來說，采購(gòu)成本是總成本的重要組成部分。福特用高性能計(jì)算機(jī)構(gòu)造了一個(gè)網(wǎng)上集市，通過網(wǎng)絡(luò)連到它的3 萬多個(gè)供貨商。這種網(wǎng)上采購(gòu)不僅能降低價(jià)格，減少采購(gòu)費(fèi)用，還能縮短采購(gòu)時(shí)間。福特估計(jì)這樣做大約能節(jié)省80 億美元的采購(gòu)成本。當(dāng)然，這些龐大計(jì)劃的基礎(chǔ)都是HPC 在做技術(shù)支撐。

商業(yè)化路徑

美國(guó)一直是世界上最重視高性能計(jì)算機(jī)、投入最多和受益最大的國(guó)家，其研究也領(lǐng)先于世界，在其身后德國(guó)、日本、中國(guó)組成了第二陣營(yíng)，產(chǎn)品各有優(yōu)勢(shì)，也都具有相當(dāng)?shù)膶?shí)力。在剛剛于2009年6 月公布的HPC TOP500 榜單中，前十名中美國(guó)獨(dú)占八席，運(yùn)算能力達(dá)到1.1 千萬億次的走鵑（Roadrunner）高性能計(jì)算機(jī)再次蟬聯(lián)了世界第一的寶座，中國(guó)曙光的曙光5000A 計(jì)算能力為230 萬億次/ 秒，位列第15 名。

雖然在絕對(duì)數(shù)字上，中國(guó)的高性能計(jì)算機(jī)與國(guó)際先進(jìn)水平存在不小的差距，但是這絲毫不影響國(guó)內(nèi)商業(yè)的開發(fā)，這其中重要的標(biāo)志就是國(guó)內(nèi)超算中心（高性能計(jì)算中心的簡(jiǎn)稱）建設(shè)已經(jīng)遍地開花。2009 年5 月，科技部正式批復(fù)同意在深圳建設(shè)國(guó)家超算中心，國(guó)家將投資2 億元，深圳市將根據(jù)項(xiàng)目需要配套投資數(shù)億元，其計(jì)算能力將達(dá)到千萬億次，成為“走鵑”、“捷豹”之后，世界上第三個(gè)達(dá)到千萬億次計(jì)算能力的超算中心。

而在此之前，國(guó)內(nèi)最早的上海超算中心剛剛在6 月底完成升級(jí)，代號(hào)“魔方”的曙光5000 高性能計(jì)算機(jī)取代了5 年前上線的“十萬億次機(jī)”。魔方擁有6600 個(gè)四核AMD 芯片，峰值運(yùn)算速度達(dá)每秒230 萬億次。成立于2000 年12 月的超算中心，目前已經(jīng)為３７個(gè)省市自治區(qū)超過３０００個(gè)項(xiàng)目提供服務(wù)，收費(fèi)金額達(dá)到每小時(shí)10 萬元（通常按照具體項(xiàng)目結(jié)算，此處取平均值），目前其業(yè)務(wù)已經(jīng)預(yù)訂到了今年的10 月。

在未來的幾年中，受政府行為和市場(chǎng)需求的雙重推動(dòng)，高性能計(jì)算機(jī)正在向著更高的性能目標(biāo)邁進(jìn)。據(jù)悉，包括武漢、成都、天津等眾多城市都在積極建設(shè)能夠輻射周邊的超算中心。在某種程度上，這甚至成為了中國(guó)城市之間一場(chǎng)新的競(jìng)賽。不過，對(duì)于市場(chǎng)旺盛的需求，這又未嘗不是一件好事呢？