算力服務(wù)支撐高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型

文／本刊記者 項陽

近日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》，提出系統(tǒng)優(yōu)化算力基礎(chǔ)設(shè)施布局，促進(jìn)東西部算力高效互補(bǔ)和協(xié)同聯(lián)動，引導(dǎo)通用數(shù)據(jù)中心、超算中心、智能計算中心、邊緣數(shù)據(jù)中心等合理梯次布局；科技部啟動國家超算互聯(lián)網(wǎng)部署工作，通過超算互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)打造國家算力底座，促進(jìn)超算算力的一體化運(yùn)營，助力科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展……

算力建設(shè)，已成為夯實數(shù)字中國建設(shè)基礎(chǔ)、打通數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施大動脈的重要手段。而作為科學(xué)研究和人才培養(yǎng)重地的高校，隨著科研、教學(xué)、管理對算力需求的不斷增加，也掀起了一股算力建設(shè)浪潮。

2023年4月，復(fù)旦大學(xué)透露，正與阿里云共建中國高校最大的科研算力平臺，預(yù)計在6月正式上線試運(yùn)行；2021年12月，中國高校最強(qiáng)算力基座“思源一號”落戶上海交通大學(xué)；2020年，南京航空航天大學(xué)成立校級高性能計算中心，在運(yùn)維管理、科研服務(wù)、課程開發(fā)等方面開展了一系列有益探索；2019年，西湖大學(xué)高性能計算中心成立，為學(xué)校“高起點、小而精、研究型”的辦學(xué)定位提供堅實的高性能計算基礎(chǔ)支持……

在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大時代，高校算力服務(wù)發(fā)展也處在風(fēng)口。高校算力服務(wù)現(xiàn)狀如何？如何建設(shè)算力平臺？如何服務(wù)師生用戶？如何持續(xù)不斷發(fā)展？這些問題都有待探索和解答。

高校算力服務(wù)發(fā)展?fàn)顩r

近年來，我國高校算力服務(wù)得到了迅速發(fā)展和提升。許多高校紛紛建立了自己的算力中心，并且不斷擴(kuò)大硬件設(shè)施和軟件服務(wù)范圍。算力服務(wù)形式多樣，包括高性能計算集群、虛擬化技術(shù)支持的云計算平臺、自主研發(fā)的數(shù)據(jù)中心等各種形式，為高校師生用戶提供了大規(guī)模的計算存儲資源。

總體來看，目前許多重點高校已具備了成熟的建設(shè)和運(yùn)營模式，二三線高校也正處于成長期，不斷加大對算力的投入力度，增強(qiáng)計算能力。

據(jù)介紹，從算力建設(shè)來看，校級超算中心的通常規(guī)模在“百節(jié)點、萬核心”，日常使用率都達(dá)到80%以上。高校超算承擔(dān)著高?？蒲袌F(tuán)隊的學(xué)生教學(xué)培養(yǎng)和科研項目所需的中小規(guī)模計算任務(wù)，成為我國新型算力網(wǎng)絡(luò)體系中不可或缺的組成部分。

從運(yùn)營模式來看，目前大部分高校仍處于向校內(nèi)提供計算服務(wù)、幫助用戶學(xué)習(xí)使用超算的階段；部分頭部高校則已經(jīng)開始積極探索計算驅(qū)動的交叉學(xué)科發(fā)展模式，推動更多符合我國科研實際情況的自主可控超算軟件的研發(fā)。

但從整體來看，高校的算力儲備還很不足，算力使用也很不均衡。一項相關(guān)調(diào)研顯示，當(dāng)前，大約8.4%的高校已建設(shè)校級算力平臺，校級算力平臺的運(yùn)算能力主要分布在250Tflops以下；存儲空間主要分布在500TB以下。［1］

在算力平臺運(yùn)營過程中，高校也面臨諸多問題和挑戰(zhàn)，如設(shè)備更新速度緩慢、平臺管理和運(yùn)維水平不高、人才團(tuán)隊建設(shè)受困于機(jī)制、算力儲備難以滿足科研數(shù)據(jù)增長等。

此外，高校用戶對算力服務(wù)的需求也越來越高。除了大規(guī)?？蒲袛?shù)據(jù)的處理分析和在線教學(xué)平臺支持，用戶還希望算力中心能提供“性價比高”“按需供給”“提供完整的解決方案”“安全可靠”“資源共享”“云計算”“免費(fèi)測試”等算力服務(wù)。

算力支撐高?？蒲薪虒W(xué)管理

在高等教育領(lǐng)域，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為推動高等教育創(chuàng)新發(fā)展，培養(yǎng)適應(yīng)信息時代人才的大勢所趨。數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要大量的計算資源和技術(shù)支撐，這就為算力服務(wù)提供了發(fā)展空間，讓算力服務(wù)成為高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型中不可或缺的一部分。

通過算力服務(wù)，高?？梢钥焖佾@取必要的計算資源和技術(shù)支持，實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的各種需求。在對高校算力中心的調(diào)查和采訪中，我們得知，算力服務(wù)對高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型的支持主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是科研支持。高校科研需要大量的計算資源和數(shù)據(jù)存儲空間，而算力平臺可以為高校研究人員提供高效、可靠的科學(xué)研究環(huán)境。在科學(xué)研究中，算力服務(wù)可以為高校提供大量的計算資源，人們可以在云端進(jìn)行模擬、計算等處理，進(jìn)一步提高研究效率和研究成果?？蒲兴懔Φ奶嵘惋w躍，使得研究人員將有機(jī)會探索和嘗試各種新事物，有助于加快解決人們面臨的各種棘手問題。

例如，南京航空航天大學(xué)高性能計算中心提供的科研服務(wù)包括科學(xué)計算和仿真計算，覆蓋學(xué)校所有理工科學(xué)院、科研技術(shù)部門和部分文科學(xué)院；對華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良全國重點實驗室來說，計算平臺助力實驗室完成生物學(xué)研究的重要手段基因組測序，并對測序的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲分析。

二是教學(xué)支持。通過算力服務(wù)，高校快速搭建在線教育平臺，在云端構(gòu)建虛擬課堂、制定個性化教學(xué)方案、開展遠(yuǎn)程教學(xué)等活動。而學(xué)生則可以通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、在線交流和互動學(xué)習(xí)等方式，獲取更加豐富和高效的學(xué)習(xí)體驗。同時，算力服務(wù)還可以為高校提供強(qiáng)大的課程管理系統(tǒng)，幫助高校更好地管理和組織課程資源。

以上海交通大學(xué)為例，將計算深度融入教學(xué)，是富有交大特色的定制教學(xué)模式。交大組建了專職教輔團(tuán)隊，與專業(yè)課老師共同改造計算相關(guān)課程。交大還在教學(xué)支撐中使用最先進(jìn)的計算平臺，免費(fèi)向校內(nèi)師生提供優(yōu)質(zhì)的計算服務(wù)。優(yōu)質(zhì)的計算資源為課程升級賦能，讓學(xué)生的使用體驗、教師的教學(xué)成果都顯著提升。

三是管理支持。通過算力服務(wù)支撐，高校可以將教育教學(xué)、學(xué)生管理、課程管理等業(yè)務(wù)實現(xiàn)信息化、數(shù)字化，簡化運(yùn)營和管理過程，提高教學(xué)與管理效率。

算力作為數(shù)字時代新的生產(chǎn)力，正廣泛融合到社會生產(chǎn)生活的各個方面。在高校，算力作為一種重要的基礎(chǔ)設(shè)施，具有廣泛的應(yīng)用前景，其重要性和地位將不斷彰顯，為教育領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供有力的支撐和保障。

人工智能之火點燃算力需求

日前，ChatGPT和GPT-4等以大型語言模型（LLM）為代表的通用人工智能工具爆火，表明人工智能到了一個新的發(fā)展階段，可能成為推動社會發(fā)展和科研創(chuàng)新的顛覆性工具。無論是計算分析還是人工智能領(lǐng)域的研究，都依賴于高質(zhì)量成規(guī)模的算力。

GPT-4的出現(xiàn)引爆了算力危機(jī)，但也引起民眾對算力的關(guān)注，讓算力對人工智能的重要性成為一種共識。

上海交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心副主任林新華認(rèn)為，GPT-4的出現(xiàn)引爆了算力危機(jī)，但也引起民眾對算力的關(guān)注，讓算力對人工智能的重要性成為一種共識。

“這些需求投射至高等學(xué)校，就體現(xiàn)在對高校計算中心或超算中心建設(shè)的要求?！蔽骱髮W(xué)超算中心技術(shù)主任李南表示。

高校作為基礎(chǔ)研究的主陣地，正扛起推進(jìn)AI研發(fā)和應(yīng)用的大旗，如何構(gòu)建AI所需的超高算力并加速科研成果轉(zhuǎn)化，也早已悄悄提上日程。北京大學(xué)高性能計算平臺主任工程師樊春表示，當(dāng)前有很多科研項目既需要超算算力，又需要智算算力，從應(yīng)用的需求上看就需要將這兩種算力融合。計算支撐部門則要順應(yīng)時代潮流，為學(xué)校人工智能發(fā)展提供更多的支撐服務(wù)。比起分別建設(shè)算力平臺和人工智能平臺，高?？梢钥紤]建立人工智能和超算的融合平臺。

進(jìn)一步推動高校算力服務(wù)建設(shè)

面對未來，隨著GPU等協(xié)處理器技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，高校將越來越依賴于算力，算力平臺的建設(shè)也將越來越重要。下一步，高校算力服務(wù)建設(shè)應(yīng)該從哪方面發(fā)力？在調(diào)查和采訪中，我們總結(jié)出，進(jìn)一步推動高校算力服務(wù)發(fā)展可以從以下幾方面布局：

第一，計算團(tuán)隊建設(shè)。超算的管理是非常專業(yè)的，需要專門的研究和管理團(tuán)隊。當(dāng)前，很多高校在超算的硬件設(shè)備投入上并不差，但超算中心能夠提供的服務(wù)往往受限于團(tuán)隊的規(guī)模和能力。

首先，除了計算機(jī)學(xué)科領(lǐng)域出身的人才，計算團(tuán)隊還需要應(yīng)用行業(yè)領(lǐng)域出身的人才，才能在提供計算服務(wù)中更好地溝通交流。在這方面，上海交通大學(xué)組建了具有“學(xué)科融合”特色的計算團(tuán)隊，將計算思維培養(yǎng)融入專業(yè)課教學(xué)中，并讓科研團(tuán)隊專注于科研創(chuàng)新，讓算力服務(wù)充分支撐教學(xué)和科研。

其次，面對人才編制等方面的限制和要求，算力團(tuán)隊建設(shè)不應(yīng)局限于計算中心的有限范圍，要拓展思維，加強(qiáng)與其他部門的合作，設(shè)計好相應(yīng)的體制機(jī)制，打造建設(shè)、運(yùn)維、管理、宣傳的全鏈條人才團(tuán)隊。

此外，由于算力人才在互聯(lián)網(wǎng)和其他IT行業(yè)可能擁有廣泛的職業(yè)選擇和晉升機(jī)會，因而高校需要特別關(guān)注人才待遇和職業(yè)規(guī)劃。在這方面，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出臺了技術(shù)支撐績效管理辦法?？冃б约夹g(shù)支撐學(xué)校科研的質(zhì)量、貢獻(xiàn)和影響以及人才培養(yǎng)成效為導(dǎo)向，綜合考慮技術(shù)支撐工作者年度工作情況，建立了科學(xué)合理的評價標(biāo)準(zhǔn)。

第二，建設(shè)模式選擇。從校級算力平臺的所屬單位看，比起隸屬院系，或隸屬獨立的計算中心，將校級算力平臺放在網(wǎng)絡(luò)中心/信息中心可以更加專注于服務(wù)，對各院系和學(xué)科更中立更公正。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、上海交通大學(xué)的實踐表明，這種模式是很多學(xué)校在建設(shè)模式選擇時的最優(yōu)解。作為非科研單位，網(wǎng)絡(luò)中心工作人員的評價體系主要與建好平臺服務(wù)好用戶相關(guān)，而不是自己發(fā)表多少論文等，人員可安心做好技術(shù)支持服務(wù)，更好服務(wù)用戶。同時，網(wǎng)絡(luò)中心已經(jīng)有行政、財務(wù)、技術(shù)等各種人員配置，可以對超算平臺進(jìn)行更好的統(tǒng)籌和管理。

第三，體制機(jī)制建設(shè)。“高校建設(shè)超算，如果只是買機(jī)器、買設(shè)備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。”林新華表示，“體制機(jī)制這種軟性層面的東西往往是高校算力服務(wù)發(fā)展的重要保障?！睂W(xué)校建設(shè)了校級超算平臺之后，是否還應(yīng)該允許院系建自己的平臺？就是體制機(jī)制問題的一種體現(xiàn)。院系分散建設(shè)有很多局限性，其計算資源難以共享，利用率低；運(yùn)維人員往往沒有崗位編制，水平也參差不齊。

在這方面，上海交通大學(xué)出臺政策，不允許院系自行購買信息系統(tǒng)程序服務(wù)器。南京航空航天大學(xué)立項建設(shè)高性能計算平臺后，已不再批準(zhǔn)各單位自行建設(shè)高性能計算的相關(guān)采購，初步估算，節(jié)約建設(shè)經(jīng)費(fèi)累計約500萬元，節(jié)約計算費(fèi)累計近80萬元。

第四，軟件建設(shè)。隨著大量傳統(tǒng)學(xué)科紛紛開始在研究中使用算力，在此情況下，傳統(tǒng)的HPC軟件接入就顯得過于復(fù)雜，使用門檻過高。這就需要更多關(guān)注用戶的科研環(huán)境，提供更加精準(zhǔn)的科研環(huán)境和軟件，提高算力資源使用效率。

在這方面，北京大學(xué)自主研制的開源算力中心門戶和管理平臺SCOW（Super Computing On Web）通過簡化集群軟件部署流程、統(tǒng)一平臺管理模式、提供圖形化操作界面、降低用戶使用門檻，實現(xiàn)算力中心資源易管理、易使用的目標(biāo)，提高算力資源使用效率。

“未來的一流大學(xué)，除了學(xué)科科研之外，誰對數(shù)字能力的把握更好，誰就能夠脫穎而出。我們需要用更大的格局、更高的戰(zhàn)略眼光來看待算力服務(wù)，它有可能成為未來整個大學(xué)變革的巨大源泉?！毕嚓P(guān)人士指出。

總而言之，面向未來，高校算力建設(shè)的持續(xù)投入很關(guān)鍵，而創(chuàng)新是持續(xù)發(fā)展的前提。高校要更多地探索、發(fā)展國產(chǎn)計算技術(shù)，在自主創(chuàng)新上更多“探路”，讓算力建設(shè)持續(xù)發(fā)展，更好地服務(wù)于高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型。