凝聚向“芯”力 超算添動力

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一張張洋溢著青春與自信的面龐,一輪輪“過五關斬六將”般的精彩比拼,2022年“神威·國實杯”第六屆國產CPU并行應用挑戰賽圓滿收官。自2017年創辦以來,一年一度的國產CPU并行應用挑戰賽已經成了拓展基于國產“芯”平臺的開放應用生態、加快國產“芯”應用場景落地、培養和鍛造國產超算人才及后備軍的最佳舞臺。

大賽自6月份正式啟動以來,吸引超100支高校/企業隊伍、400余名參賽選手報名,16支參賽隊晉級決賽。山東大學、清華大學、建投數據、山東科技大學、鄭州大學、西南石油大學、齊魯工業大學等單位的參賽隊伍,脫穎而出,榮獲獎項。

國產CPU并行應用挑戰賽

2022年,國產CPU并行應用挑戰賽已經進入它的第二個“五年計劃”周期。當前,國際形勢復雜多變,各國間新一輪超算算力競爭日趨白熱化,“東數西算”國家工程的啟動呼喚算力應用模式的轉變與創新,在自主可控的前提下推動超算的商業化成為當務之急。

在這一背景下,很顯然國產CPU并行應用挑戰賽的意義已經超越了賽事本身,它是洞悉我國超算未來發展的望遠鏡,也是推動超算商業化、產業化進程的加速器。

算力重塑

超算素有計算機界“皇冠上的明珠”之稱,這是因為它從誕生之日就與尖端科技相伴而行,擁有將不可能變為可能,將不實用化為實用的強大能力,更是數字化時代的“大國重器”。因此,超算之爭也是大國博弈的一個焦點。每年國際國內各種的超算排行榜實時反映著各國超算算力的此漲彼消。

數據來源:Top500.org

但從另一個視角,進入數字化時代,各行各業對算力的需求倍增,超算這個天然的算力“蓄水池”也面臨著如何有效地“放水”,助力各行各業加快數字化轉型的新挑戰。從相對狹窄的尖端科研領域到更廣泛、更多樣化的諸如基因工程、大型裝備設計制造、新能源新材料,甚至智慧城市、電子政務等行業場景,從原來為大型項目定制、資源各自為政到云服務模式的快速興起,超算行業的大變革時代已經悄然來臨。

“東數西算”國家工程的啟動,為超算行業提供了一次蛻變重塑的新機遇。算力提升在拉動GDP方面起到了十分顯著的效果,而5G、物聯網、區塊鏈、元宇宙等帶來了更多的算力需求,算力服務、算力網絡的建設,以及超算商業化成為新的抓手,與AI深度融合的新型智能計算中心成為建設的重點……這些都要求“高大上”的超算行業,能夠將視野放得更寬一些,身段放得再低一些,與具體行業的業務場景結合得再緊密一些,充分發揮算力本身的驅動性,更好地助力數字中國、網絡強國的建設。

軟硬兼施 賦能跨越式發展

我國一向重視超算能力的建設,并將其作為國家科學與技術發展規劃的重要方向,雖然起步相對較晚,但是發展非常快,目前已經步入世界領先行列。比如,“天河二號”“太湖之光”曾連續十次占據世界超算排行榜TOP500首位;可以說,在30年的時間里,中國超算產業實現了跨越式的發展。

今天,在數字化轉型、智能化升級的巨大需求拉動下,超算產業更是在發展中求變,建立國產超算創新服務體系,國產化超算芯片不斷取得新突破,超算應用領域持續拓展。使用國產申威處理器的“神威·太湖之光”早在2016年便成為世界上運行速度最快的超算計算機。特別值得一提的是,“神威·太湖之光”曾經作為國產CPU并行應用挑戰賽的競賽支撐平臺,見證并推動了國產CPU平臺應用的開發與創新。更令人欣喜的是,本屆挑戰賽采用了國產超算的新標桿——青島國實集團的新一代國產超算作為競賽平臺,可謂江山代有才人出。

國實集團的新一代國產超算是基于全面自主可控的高性能處理器等核心器件,面向海洋領域前沿科技發展需求,依托自主可控技術打造的世界領先的超算平臺,具備高性能、低功耗計算節點,以及大規模高速互聯網絡和高效并行架構。新一代國產超算不僅面向國家重大戰略需求,積極助力前沿科技創新突破,而且還致力于海洋安全、海洋預報、醫療健康、信息服務等,對海洋科技人才技術培育發展,以及我國占領全球海洋科研制高點具有重要戰略意義。

評價一個國家的超算能力,一方面要看它的“硬實力”,即是否具備自主研發領先的超算系統的能力;而另一方面則要看它的“軟實力”,也就是廣泛而普及的超算應用能力,成為各行各業業務創新的支點。經過多年發展,我國超算的“硬實力”有目共睹,包括超算芯片、高速互連網絡技術,以及CPU+GPU的異構體系架構等,都已在國際上占據一席之地。現在的發力點更多集中在“軟實力”的鍛造上,這也是國產CPU并行應用挑戰賽舉辦的初衷,即基于可控國產“芯”優勢,不斷完善軟件平臺生態的建設,聚合產學研用多方力量,選拔和培育超算專業人才,為推動國產自主平臺的應用與開發貢獻力量。比如本屆挑戰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、人工智能等數十個行業領域,更產出了“異構計算架構”“計算機視覺分類模型訓練”等一大批優秀算法和應用成果。

創新超算應用場景,打造基于國產“芯”的超算平臺及生態,培養超算后備人才,這些年的努力已經結出了碩果。在全球超級計算大會(SC21)上,中國超算應用團隊憑借基于新一代神威超級計算機的應用“超大規模量子隨機電路實時模擬”,一舉奪得2021年度高性能計算領域最高獎項——戈登·貝爾獎(Gordon Bell Prize),就是最好的例證。只要我們練好內功,在超算系統的架構、芯片、網絡等層面不斷創新突破,并且持續深入研究超算應用的場景化,扎根國產超算平臺,細致挖掘和服務細分應用領域,就一定能夠讓中國超算屹立在世界超算之林。而國產CPU并行應用挑戰賽就是最好的練兵場之一。也許在未來能夠再次摘取戈登·貝爾獎的中國人中,就會有從國產CPU并行應用挑戰賽中走出的選手。

讓每個人都擁有“超能力”

在過去十年中,我國在基礎研究和原始創新方面不斷加強,并在一些關鍵核心技術實現了突破,戰略性新興產業不斷發展壯大,尤其是在載人航天、探月探火、超級計算機等諸多領域取得了重大成果,已經步入創新型國家行列。

超級計算機在我國的應用范圍正逐漸拓寬,從氣象預報、石油勘探這樣的國家戰略領域延展至互聯網、大數據、人工智能、金融等更多領域,賦能不同行業。統計數據顯示,截至2022年6月,我國算力總規模已超過150EFlops,位居全球第二,而且中國的整體算力水平還在不斷躍升之中。隨著算力經濟的興起,作為最基礎的算力“底座”,超算無疑將成為驅動科技創新、產業升級和經濟社會高質量發展的重要引擎。

很多人都艷羨超算的“超能力”,因為它可以“算天”“算地”“算人”,將未知變成可能。未來,超算不僅要算得更多,還要算得更細、算得更準,進一步打通國產超算平臺的創新鏈、應用鏈和價值鏈,將這種“超能力”變成每個行業、企業甚至每個人的“超能力”。從國產CPU并行應用挑戰賽上,我們已經窺見了端倪。

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