廈門鯤鵬超算中心的路徑實施與價值分析

陳國爐

廈門鯤鵬超算中心的建設(shè)背景及意義

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代的到來， 算力逐漸替代傳統(tǒng)生產(chǎn)力成為新型生產(chǎn)力， 把握著未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展方向。超級計算機(jī)以其計算速度超快，存儲容量超大的特點(diǎn)， 為眾產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了算力和存力的有力支持。 國家超算廣州中心主任盧宇彤曾評論：“超級計算機(jī)是建設(shè)創(chuàng)新型國家的重大基礎(chǔ)設(shè)施，是解決挑戰(zhàn)性問題的重大支撐平臺，是支撐產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的倍增器， 是服務(wù)于信息化建設(shè)的資源池[1]。 ”

中國一直將高性能計算的研制作為國家科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的重要方向之一。 國務(wù)院在發(fā)布的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》（國發(fā)〔2016〕43號）中就提出關(guān)于“發(fā)展先進(jìn)計算技術(shù)，重點(diǎn)加強(qiáng)E 級（百億億次級）計算、云計算、量子計算、人本計算、異構(gòu)計算、智能計算、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用[2]”的要求。 2018 年底，中央經(jīng)濟(jì)工作會議進(jìn)一步提出“新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)[3]”（以下簡稱新基建），并在2020 年初明確了“新基建[4]”的范圍，包括人工智能、云計算大數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。因重視超算的功能和戰(zhàn)略意義， 我國各地紛紛建立超算中心，如廣州超算中心、上海超算中心和武漢超算中心等。

作為東南地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心和創(chuàng)新中心，廈門市建設(shè)本土超算中心是響應(yīng)中央有關(guān)加快新基建部署、 支撐地方數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措。 以超算平臺為依托的高性能計算能力與大數(shù)據(jù)、人工智能應(yīng)用，有利于加速城市大腦、數(shù)字政府等新型智慧政務(wù)建設(shè)步伐， 提升以大數(shù)據(jù)、AI為依托的現(xiàn)代化政府治理水平。

為做大廈門市千億數(shù)字產(chǎn)業(yè)鏈、 加快新時期數(shù)字經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展， 建設(shè)一個具備多元算力的本地超算中心成為必然。廈門鯤鵬超算中心（以下簡稱廈門超算中心）應(yīng)運(yùn)而生。它是全球首個以鯤鵬為生態(tài)的超算中心， 依托華為自主研發(fā)的產(chǎn)品和服務(wù)能力，采用以華為鯤鵬CPU 為核心的泰山服務(wù)器，同時引入國產(chǎn)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等，為政府、 國有大中型企業(yè)等核心領(lǐng)域和廈門重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)提供端到端的計算能力。 但與以數(shù)值計算為主要負(fù)載的傳統(tǒng)模式不同的是， 廈門超算中心在提供海量存儲、海量計算能力的同時，致力于以產(chǎn)業(yè)實際需求為導(dǎo)向， 直接服務(wù)于廈門本地政務(wù)、工程、數(shù)字化、醫(yī)療健康、教育及科研等領(lǐng)域，為廈門市區(qū)域數(shù)字化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化提供強(qiáng)大支撐。

廈門鯤鵬超算中心的基本情況

廈門超算中心是一個具備多元算力的本地化超算中心，坐落于海峽通信樞紐中心，主要采用廈門本地生產(chǎn)的鯤鵬架構(gòu)高性能數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，同時運(yùn)用領(lǐng)先的云化高性能計算解決方案， 構(gòu)建起鯤鵬架構(gòu)超算平臺， 可支持橫向規(guī)模和縱向能力平滑擴(kuò)展升級， 保障算力領(lǐng)先并支持服務(wù)能力的持續(xù)拓展，確保敏捷響應(yīng)用戶需求。

廈門超算中心基礎(chǔ)平臺提供對各計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)及安全資源池的統(tǒng)一管理， 兼容業(yè)界主流的計算虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、安全虛擬化等技術(shù)，做到資源的統(tǒng)一管理，并可針對超算中心未來業(yè)務(wù)發(fā)展，提供多數(shù)據(jù)中心管理功能，實現(xiàn)不局限于一個數(shù)據(jù)中心資源的管控和按需分配，并能夠?qū)ζ脚_上各種資源進(jìn)行計量， 實現(xiàn)抽象資源的量化。

廈門超算中心大數(shù)據(jù)平臺包括源數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)治理和分析平臺、平臺應(yīng)用三大部分，通過數(shù)據(jù)采集-治理-應(yīng)用的處理流程，實現(xiàn)從雜亂數(shù)據(jù)-信息知識-行動智能的價值轉(zhuǎn)換，最終達(dá)到數(shù)據(jù)資產(chǎn)運(yùn)營的目的。

廈門鯤鵬超算中心的創(chuàng)新之處

廈門超算中心是首個采用信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)打造的新型超算中心， 基礎(chǔ)平臺從芯片到上層軟件服務(wù)全棧采用國產(chǎn)化技術(shù)搭建， 主要有五大創(chuàng)新點(diǎn)。

1.滿足多樣化負(fù)載需求

一是提供高密度、多樣化的算力，單臺服務(wù)器可提供高達(dá)128 核CPU 算力， 具備鯤鵬ARM、X86、GPU 異構(gòu)算力， 未來還可能包括昇騰、NPU等，滿足多樣化業(yè)務(wù)負(fù)載需求；二是融合了云計算技術(shù)，采用云化架構(gòu)，支持橫向（規(guī)模）和縱向（能力）平滑快速擴(kuò)展升級，保障算力領(lǐng)先；三是超算服務(wù)多樣化、高端化，如大數(shù)據(jù)、微服務(wù)、容器等，同時服務(wù)能力能夠持續(xù)更新，保障技術(shù)領(lǐng)先。

2.滿足多元化服務(wù)需求

項目通過采用市場主體投資建設(shè)運(yùn)營， 政府購買服務(wù)并提供給企業(yè)、 高校、 科研機(jī)構(gòu)的新模式，避免了傳統(tǒng)超算建設(shè)中政府投資大、效率低、運(yùn)營難等問題。 廈門將超算中心納入廈門公共服務(wù)平臺名錄，利用基礎(chǔ)的算力，提供多元化的公共服務(wù)，如政務(wù)、大數(shù)據(jù)、災(zāi)備、渲染等。 進(jìn)一步加強(qiáng)政企合作，優(yōu)勢互補(bǔ)，既發(fā)揮了政府宏觀調(diào)控能力與信用優(yōu)勢， 又發(fā)揮了神州數(shù)碼數(shù)字化全鏈條的專業(yè)能力優(yōu)勢，確保服務(wù)高效、穩(wěn)定、可靠。

3.滿足多行業(yè)場景需求

主要工作負(fù)載從傳統(tǒng)數(shù)值計算為主， 轉(zhuǎn)向提供大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)等新型超算服務(wù)支持，從傳統(tǒng)的“重算力”轉(zhuǎn)向“重服務(wù)”。 如提供即開即用的Hadoop、Spark、Hive、Kafka、Flvme、Flink 等全面能力，適用于多行業(yè)的日志分析、離線分析、科學(xué)計算、生物特征分析、流式處理等場景。 不僅提供海量算力和存力，還以滿足政務(wù)、健康醫(yī)療、海洋氣象、工程等產(chǎn)業(yè)實際需求，服務(wù)于交管、特色課堂等各類場景， 支持NAMD、BLAST、WRF、FVCOM、OpenFOAM 等豐富的行業(yè)軟件，其中千余款已經(jīng)過鯤鵬兼容性適配。

4.滿足高標(biāo)準(zhǔn)安全需求

全面采用國產(chǎn)自主可控軟硬件體系架構(gòu)，從根本上確保平臺安全可控。 在T3+高等級IDC 本地化部署，具備高標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)安全能力，并從根本上保證了廈門市數(shù)字資產(chǎn)安全。 平臺具備等保三級水平安全能力， 并向用戶提供軟硬件結(jié)合的立體式安全服務(wù)，全方位確保業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)安全。 在完善的安全管理流程和機(jī)制基礎(chǔ)上， 接受廈門市信息中心的統(tǒng)一監(jiān)管。

5.滿足多生態(tài)應(yīng)用需求

建設(shè)中主要采用自主可控的鯤鵬架構(gòu)全棧式解決方案，從芯片、服務(wù)器、云平臺到大數(shù)據(jù)服務(wù)全面實現(xiàn)國產(chǎn)化，已帶動硬件生態(tài)；神州數(shù)碼集團(tuán)已與廈門翼方健數(shù)信息科技有限公司、 慧影醫(yī)療科技（北京）有限公司等企業(yè)就“廈門超算+產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”、鯤泰軟硬件合作、營銷合作等形成意向乃至初步方案， 未來還將利用30000 家合作伙伴生態(tài)資源，持續(xù)豐富廈門的超算生態(tài)、鯤鵬生態(tài)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為廈門超算中心持續(xù)賦能。 將超算中心這一新型基礎(chǔ)設(shè)施打造成吸引招商企業(yè)走進(jìn)來和助力本土企業(yè)走出去的重要支撐，形成“招商名片”，實現(xiàn)對人工智能、智慧城市、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療健康等產(chǎn)業(yè)生態(tài)的吸引、引導(dǎo)和扶持，與廈門市千億數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展緊密結(jié)合，支撐本地產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

廈門鯤鵬超算中心的應(yīng)用成效

超算中心是信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新的最高端實踐之一， 廈門超算中心更是我國自主可控的信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新的有力成果與良好實踐。 作為廈門市人民政府、華為公司、神州數(shù)碼集團(tuán)三方在鯤鵬產(chǎn)業(yè)的階段性成果之一， 廈門超算中心的落地是政府與產(chǎn)業(yè)公司在數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域合作的典型呈現(xiàn)，不僅為廈門本地提供了超算服務(wù)， 還將帶動廈門市乃至福建省千億級鯤鵬產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展， 為廈門數(shù)字經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和智慧城市建設(shè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。廈門超算中心運(yùn)行以來應(yīng)用成效顯著，已先后納入《福建省新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動計劃（2020—2022 年）》(閩政辦〔2020〕32 號)、《廈門市推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動計劃（2020—2022 年）》（廈府辦〔2020〕85 號）和《廈門市“十四五”數(shù)字廈門專項規(guī)劃》（廈府〔2021〕310 號）等計劃和規(guī)劃。

1.建設(shè)成果

廈門超算中心的建設(shè)圍繞政務(wù)、醫(yī)療健康、教育、科研、產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域，為廈門全市、各區(qū)的政府、企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)等提供了海量存儲、海量計算、大數(shù)據(jù)服務(wù)、人工智能等服務(wù)支持，包括但不限于ARM、X86 等混合架構(gòu)的高性能云主機(jī)，超大內(nèi)存云主機(jī)，GPU 計算加速型云主機(jī)等， 以及云數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)集群服務(wù)、云搜索等領(lǐng)先服務(wù)，具備等保三級標(biāo)準(zhǔn)的安全能力和豐富多樣的針對性增值安全服務(wù)。 廈門超算中心是后續(xù)鯤鵬應(yīng)用遷移的基礎(chǔ)底座，將為更多的大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新提供高標(biāo)準(zhǔn)平臺。當(dāng)政務(wù)、產(chǎn)業(yè)超算形成一定規(guī)模后， 廈門超算中心還將進(jìn)一步通過數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)挖掘，形成規(guī)?；臄?shù)字資產(chǎn)，產(chǎn)生更廣泛的數(shù)據(jù)價值，以數(shù)字驅(qū)動助力廈門城市大腦、廈門產(chǎn)業(yè)數(shù)字圖譜的構(gòu)建。

2.應(yīng)用成果

以政務(wù)領(lǐng)域為例?；趶B門鯤鵬超算中心，在廈門市工業(yè)和信息化局的統(tǒng)籌指導(dǎo)下， 服務(wù)商神州數(shù)碼集團(tuán)與廈門市公安局在2020 年9 月27 日共同揭牌成立“鯤鵬聯(lián)合創(chuàng)新實驗室”，由政府提供應(yīng)用場景， 廈門超算中心提供資源支持和技術(shù)支持，聯(lián)合軟硬件廠商開展國產(chǎn)化生態(tài)聯(lián)合創(chuàng)新，支撐了市公共安全管理平臺、 治安防控智慧警務(wù)平臺加速政務(wù)大數(shù)據(jù)國產(chǎn)化智能建設(shè)應(yīng)用。

以產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域為例。 作為具體鯤鵬產(chǎn)業(yè)落地的標(biāo)桿項目， 廈門超算中心對國內(nèi)一流硬件軟件廠商、服務(wù)商具有天然的吸引作用與示范效益，已經(jīng)成為政務(wù)、氣象、醫(yī)療等多個行業(yè)鯤鵬應(yīng)用遷移的基礎(chǔ)底座。 截至2022 年10 月底，已累計為各產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)提供測試和適配資源超過五千萬核時， 承載了廈門市氣象局氣象預(yù)測、匯醫(yī)慧影數(shù)字影像、集美大學(xué)科研高性能計算等系統(tǒng)， 成為廈門本地大數(shù)據(jù)、 人工智能等信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新的高標(biāo)準(zhǔn)平臺，帶動89 家本地企業(yè)進(jìn)行鯤鵬認(rèn)證，包括廈門市美亞柏科信息股份有限公司、 廈門市巨龍信息科技有限公司等重點(diǎn)企業(yè)，覆蓋了政務(wù)、醫(yī)療、安全、教育等眾多行業(yè)。

3.社會效應(yīng)

未來隨著超算服務(wù)擴(kuò)展升級和產(chǎn)業(yè)融合應(yīng)用的深入， 更多頂尖的數(shù)字經(jīng)濟(jì)企業(yè)將被吸引匯聚廈門， 在政府引導(dǎo)下推動圍繞鯤鵬生態(tài)展開超算應(yīng)用合作開發(fā)、產(chǎn)學(xué)研合作探索，為廈門市做大做強(qiáng)鯤鵬產(chǎn)業(yè)生態(tài)奠定良好基礎(chǔ)， 拉動整個廈門乃至整個福建鯤鵬產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈的發(fā)展。

廈門鯤鵬超算中心的推廣前景

超算正在從第三范式（傳統(tǒng)的計算模擬與數(shù)字仿真）走向第四范式（基于大數(shù)據(jù)相關(guān)性分析的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究）， 主要負(fù)載從傳統(tǒng)數(shù)值計算為主， 轉(zhuǎn)向以大數(shù)據(jù)、 機(jī)器學(xué)習(xí)等多元化的業(yè)務(wù)負(fù)載。 廈門超算中心，作為融合了云計算、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)的新一代超算中心實踐， 是目前廈門市信息化建設(shè)、新基建建設(shè)的重中之重，為廈門市進(jìn)一步發(fā)展數(shù)字產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型持續(xù)賦能，為區(qū)域數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)， 具有如下推廣前景。

1.項目模式推廣

該項目由政府購買超算服務(wù)并向政府、企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)等提供服務(wù)，實質(zhì)上是運(yùn)用領(lǐng)先模式和手段， 在較低的超算服務(wù)總擁有成本（TCO）基礎(chǔ)上，基于政府信用，實現(xiàn)了區(qū)域性、行業(yè)性規(guī)?；瘮?shù)字能力升級和數(shù)字經(jīng)濟(jì)體打造， 能夠形成顯著的區(qū)域性或行業(yè)性規(guī)模效益， 有助于新時代數(shù)字政府的治理能力與服務(wù)能力的提升。

2.區(qū)域推廣

借助于云計算技術(shù)， 廈門超算中心未來還可以面向用戶在各區(qū)、縣、園區(qū)乃至企業(yè)進(jìn)行邊緣部署，與政府、企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)的實際需求更緊密融合，最終形成區(qū)域超算專網(wǎng)、專線，在物理分散的同時確保一致、 安全、 可靠的高標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)能力。

3.政務(wù)領(lǐng)域推廣

隨著我國行政管理體制深化改革步伐， 廈門超算中心將對促進(jìn)資源優(yōu)化配置、 加快數(shù)字政府建設(shè)等方面提供重要促進(jìn)作用。在基于大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的安全、審計、城市治理等領(lǐng)域提供更全面、更智能、更高效的政務(wù)服務(wù)、民生服務(wù)。

4.產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域推廣

在政府主導(dǎo)下，面向工業(yè)、醫(yī)療健康、教育、科研等不同領(lǐng)域的企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)等提供定制化的超算服務(wù)， 乃至探索圍繞鯤鵬生態(tài)的超算應(yīng)用合作開發(fā)、產(chǎn)學(xué)研合作等。

結(jié)語

以超算為代表的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和新興經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)發(fā)展的先決條件。廈門鯤鵬超算中心的建設(shè)，代表著以云計算、 大數(shù)據(jù)和人工智能為代表的新一代信息技術(shù)正在不斷融入到廈門市的社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，并極大地促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 廈門超算中心現(xiàn)已實現(xiàn)服務(wù)政府及本地企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)等，降低超算服務(wù)總擁有成本（TCO），提升服務(wù)應(yīng)用效能。政務(wù)超算助推加快城市大腦構(gòu)建， 促進(jìn)數(shù)字政府建設(shè)，提升政府治理能力。 產(chǎn)業(yè)超算輔助繪制數(shù)字化的行業(yè)知識圖譜，助力傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。 未來，廈門超算中心將進(jìn)一步完善， 成為高標(biāo)準(zhǔn)的信息基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)用于提升營商環(huán)境，促進(jìn)高端產(chǎn)業(yè)匯聚；打造國內(nèi)領(lǐng)先的標(biāo)桿項目，吸引國內(nèi)一流軟硬件廠商、 服務(wù)商到廈門共建千億級別鯤鵬產(chǎn)業(yè)生態(tài)。 在政府主導(dǎo)、安全可控的條件下，逐步實現(xiàn)對政務(wù)、產(chǎn)業(yè)、教育、科研等跨系統(tǒng)、跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)匯集與挖掘，加快區(qū)域數(shù)字產(chǎn)業(yè)協(xié)同和數(shù)據(jù)共享，為廈門本地帶來不可忽視的政企協(xié)同效益、 產(chǎn)研用協(xié)同效益等。