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浪潮刘军:科学和工业应用最需要HPC

  【IT168 资讯】9月26日,2014高性能计算用户大会在京举行,近千位国内外高性能计算研究与应用专家和用户代表到会。大会提出“HPC PLUS”理念,认为高性能计算正在联结世界、改变生活,并展示了高性能计算在全球最大射电望远镜阵列SKA项目、政府间气候变化委员会IPCC-AR5、天河二号超大规模应用等科学工程中的最新进展,分享了深度学习、个体医疗以及脑科学等全球热点技术领域的高性能计算应用趋势。


▲浪潮高性能计算机总经理刘军先生

  以下是浪潮高性能计算机总经理刘军先生的演讲全文:

  为了契合这次大会的主题,也给报告加了副标题。在2005年7月3号这个上面,它的封面是提出了125个问题,我们不知道有125个问题,这里面涉及到了包括宇宙,包括自然,包括人类自身的很多重要的一些,我们可以把它叫天问,比如说宇宙是怎么构成的,人的寿命会有多长,世界将会变得多长,生命是怎么出现的,今天我们看到说,高性能计算在里面已经起到了不可替代的作用,我们看近几年来,重大科学的发现,包括宇宙大爆炸。科学研究已经包含理论实验和计算,成为了三大支柱,也是我们追求奥秘探寻真理重要的实现目的。

  我们也看到说从上个世纪40年代,我们计算在不断的延伸,已经延展到了今天的宇宙研究,全球气候研究,人类大脑的计划。在硬件系统这方面我们看到HPC PLUS一直保持Moore定律高速发展,从左边这张图对TOP500创新性的排列,今天天河2号已经拥有了54.9PF的性能和312个处理核心。再往下一个我们看到是Exascale带来的创新机会,我们一直在讨论说,超大规模的计算系统,计算功能对我们是不是太多了,是不是有必要用这么多的性能,但是从各个学科看来Exascale确实能够带来很多的创新,在能源,在全球气候变化的研究都能够带给我们更多的一些创新的空间。实际上我们看到说,虽然我们的硬件研究很快,Moore定律一直在快速攀升,但是看到是理论与实际的差距越拉越大,截至目前主要HPC系统进行一个评估,我们往往会看见很多的实际HPC运用的性能仅仅能达到2%到5%,同时看到虽然拥有上百万核的超级计算机,但是90%以上扩展性没有超过1000个核,我们依然面临着软件在计算的约束,在内存的约束,在网络这方面延展的运用系统提出了挑战。

  我们看昨天今天和未来,应用软件的开发变得越来越复杂,过去我们面对是单核,我们绝大多数运用都是创新,今天处理器是八核、十核、十六核,程序里面处理80%的创新型,再往下看来拥有几十个上百个处理的核心,大部分应用变成一个变形化的处理,会面临越来越多线层和调度的挑战。

  如何把这样的强大HPC硬件能够用好,发挥出应用的威力,对应用专家的培养是至关重要的。我们看到HPC应用软件的开发和传统软件开发很大不同动HPC软件进行反复的调优,这样得到更高、更好性能的代表,我们会看到说尤其在大型系统上面,会带来效率上的提升,这方面的运用软件开发优化,尤其要求我们必备学科交叉的一些专家。这些学科交叉的专家他要熟悉比如说材料、量化这些科学的理论,要掌握编程的系统,当异构加速技术出现后情况变得更加复杂,我们如果能够培养HPC应用的专家,从业者很多都是从进入工作的岗位,或者进入研究生、博士生的阶段,才拿起了HPC解决各行各业的问题。我觉得这张图讲的非常好,在应用之间有一个鸿沟,我们的问题如何来架设一个桥梁。这样的问题,浪潮在高性能计算,我们要有三个方面的问题去解答,我们的HPC为什么样的用户去研发,怎么帮助我们的用户去用好HPC,我们如何发展未来的HPC。

  从浪潮的角度来看,做HPC我们最直接的目标客户在于常规和挑战性需求的HPC的应用领域,就是大家非常熟悉在科学研究和工业应用的领域里面,我们与大学、科学院、与企业一起合作,为他们提供在材料、化学、计算机辅助工程、计算流体学、数字迹象预报,遥感卫星,创意设计等等这方面的需求的HPC的系统。在针对一些大的行业领域,比如说石油天然气的勘探,我们与中国石油BGP、中石化SGRI合作,推动高性能计算的提升以及国产勘探解释软件的开发。在清洁能源的研究方面,浪潮与上海交通大学、北京大学等单位一起开展如何对人造太阳受控聚变研究里面的HPC应用效应。生命科学与医疗是最快的技术,我们与BIG、IBP、NIBS、基因研究、蛋白质折叠、药物研发方面合作。地球系统模拟,包括清华大学、LASG,都参与IPCC、ARI高性能计算工作。与宇宙天文,与SKA平方公里阵列涉电望远镜国际大科学工程合作。深度学习我们与讯飞机器学习,QIhoo进行智能搜索。

  如何帮助用户进行优化,我们设计了一个金字塔优化的模型,这个模型是系统平台的优化,发展自己的HPC应用软件特征分析的一套方面以及高性能计算服务平台,能把科学家、用户和系统管理员整个对系统平台管理一体化的解决方案,通过这样的方式我们帮助客户在系统平台的平台上面进行分析,对它所需要的CPU资源、内存、网络等等资源和策略进行一个研究和优化,进而提升应用的效果。为了带给我们自己拥有自主软件的这些用户去用到最新的技术的架构,比如说卖CPU或者Mem,浪潮与这些客户一起合作,把原来的代码迁移到新的技术架构平台上,进行性能的加速在金字塔的最顶尖,这是最尖端、最核心的策略,这个策略是要对新的理论创新,在HPC性能软件里面和系统应用进行一个革新,目前用到的一些理论还是停留在上个世纪60年代创法的领域汲取,不可避免制约了他如果能够更好的去发挥目前超大规模高性能计算机的性能。所以我们希望作为高性能计算的厂商,与各个行业领域的科学家们能够一起合作,来推动金字塔尖的理论和算法革新。

  不管对高性能计算系统的研究,还是对高性能计算应用的优化,从浪潮我们切身体会到的,中国现在与世界HPC的差距,我们在硬件上已经找齐了,我们甚至走在他们的前列,在人才这块的差别,跟国外的差距是非常大的,这也是浪潮我们在这几年来一直做的一件事情,希望面向归来全力推动HPC人才的培养,在这块我们制定了一个卓越人才的计划。比如说我们出版了HPC新的技术的专著,包括全球先进的编程HPC,由浪潮的计算实验室的工程师写出来,这是首先在全球有了中文版的技术架构的专著,今年也是能够出版社把它译成了英文向全球出版,我们会建设高性能计算社区,把更多的用户,更多研究者一起进行分享,共同成长。我们与一些大学联合开设高性能计算课程,希望我们的学生能够在学校阶段更多的,更广泛的更深入的接收到高性能计算的方法、理论,以及能够动手实现。我们会与联合应用单位一起建立人才基金,促进级差人才的培养,比如说浪潮与清华大学共同建立的地球科学青年人才基金,这个已经举办了两届。我们会针对浪潮比较在业界领先的如GPO这样一个优化的技术,会在各个层次去开设卓越工程师的认证培训,不仅来自于大学的、研究所的,希望来自于政府,来自于企业这些更多应用单位的研究者、工程师,能够接触到最新的技术,从而推动行业应用的发展。

  从2012年开始,浪差已经在举办ASC世界大学生超算竞赛,完成了中国到亚洲,到世界,上半年举行了2014大型超算竞赛上,我们吸引到了来自全球五大洲的参赛,这个比赛是在中山大学举行,我们通过这样的竞赛提供给大学生在本科阶段能够提前接触,提前了解,提前动手自己去组装一个,优化一个高性能计算系统这样的学习磨炼挑战的机会。我们深切的感受是说,这些青年人他们身上拥有着无比的才华,他们有着天才,有着热情,我们需要提供给他们的机会,让他们把热情,把天才释放到高性能计算这个领域里。我非常愿意跟大家分享,比如说在这次ASC大学生超算竞赛上,我们设计了一个挑战,这个奖专门奖给这次竞赛上面,我们同咱们中国石油地球物理公司拿过来一个实际的应用,就是现在最前沿的三维弹性波的,把这个软件提供给所有的参赛的学生和队员,他们会要规定的时间内完成从单CPU扩充到多CPU,最后希望他们能把这个应用在天河2号上面来,能让他们在学生的阶段能够接受到,能够使用到全国最快的高性能计算,他们取得了让人惊异的结果,我们冠军选手他们把这道运用在从单线扩展到,在天河2号上面成功的应用,我们应该佩服他们。谢谢,我的报告到这里。

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