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冬春之際，霧霾易發(fā)，能不能“預(yù)算”出次日乃至未來幾日的空氣質(zhì)量？近日，上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心與上海超級(jí)計(jì)算中心合作，建設(shè)長三角區(qū)域空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中心，為各省市提供區(qū)域性大氣污染的預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)。其間產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，少不了高性能計(jì)算及存儲(chǔ)條件，離不開上海超算中心的主打機(jī)型“魔方”。 然而，在最新一屆全球超級(jí)計(jì)算機(jī)“TOP500”榜單上，曾位列世界第十、亞洲第一的“魔方”機(jī)型，先后被“天河一號(hào)”、“天河二號(hào)”等更快機(jī)型超越，目前在“超算五百強(qiáng)”中僅僅排在第360名，并且成了服役年齡最大的上榜者。作為國家和城市創(chuàng)新競(jìng)爭力的象征之一，上海超級(jí)計(jì)算機(jī)如何在建設(shè)全球科創(chuàng)中心的背景下，實(shí)現(xiàn)新的轉(zhuǎn)型與二次創(chuàng)業(yè)？ 后來居上，不進(jìn)則退 在位于張江的上海超算中心主機(jī)房內(nèi)，由幾十個(gè)機(jī)柜列陣組成的“魔方”機(jī)組仍在堅(jiān)持工作，但監(jiān)控屏幕上的小片灰色默默顯示著它的“力不從心”?！盎疑珔^(qū)域就是壞掉的計(jì)算單元，如果修不好，我們就會(huì)拔除其與并行系統(tǒng)的連接，以免影響其他部分運(yùn)算?！鄙虾３阒行氖紫茖W(xué)計(jì)算工程師王濤告訴記者，如今這樣的灰色區(qū)域正逐漸變大。 “魔方”在短短6年內(nèi)經(jīng)歷了一段硬件興衰史。2009年，上海超算中心引入國產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)“魔方”。這臺(tái)造價(jià)2億元、每秒峰值運(yùn)算速度超過200萬億次的超級(jí)電腦，以“中國速度”的光環(huán)加身。投運(yùn)第一年，就兩度躋身全球超算五百強(qiáng)前十。然而僅隔一年，另一套國產(chǎn)超算系統(tǒng)“天河一號(hào)”以每秒運(yùn)算2570萬億次的實(shí)測(cè)速度首登全球榜首，落成于廣州的“天河二號(hào)”更是在隨后幾年中以每秒運(yùn)算33860萬億次的數(shù)量級(jí)“超速度”，再次代表中國問鼎全球，至今已四度蟬聯(lián)世界上最快電腦的名號(hào)。 在日新月異的超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，幾乎每天都在上演一次重新洗牌。仍維持“百萬億次”運(yùn)算水平的“魔方”，比起“千萬億次”甚至“萬萬億次”的后來居上者，正處于不進(jìn)則退的窘境中。 上海超算當(dāng)年還是全國首個(gè)面向社會(huì)開放的高性能計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)，而當(dāng)國內(nèi)“千萬億次”的超級(jí)計(jì)算機(jī)紛紛落戶廣州、天津、深圳、濟(jì)南等地，從上海投奔其他超算中心、乃至自建超算中心的想法在一些重要用戶的頭腦中萌生。 求速度，還是求應(yīng)用 業(yè)內(nèi)人士清楚，在超級(jí)計(jì)算機(jī)這個(gè)圈子里，追求速度是“沒底的”。其實(shí)這與消費(fèi)級(jí)電腦產(chǎn)品類似，作為超級(jí)電腦的超算機(jī)，其更新?lián)Q代、優(yōu)勝劣汰的速度更快，甚至超越了“每18個(gè)月翻一番”的摩爾定律。 在此意義上，沒有算得最快的超算，只有用得最好的超算。打個(gè)比方，iPhone6比iPhone5快，但一臺(tái)裝有各類最佳APP應(yīng)用的iPhone5，要比一臺(tái)只有預(yù)裝程序的iPhone6更有用。 這種用好用足超算資源的發(fā)展觀，在圈內(nèi)越發(fā)流行。對(duì)最新的第44屆全球超算五百強(qiáng)榜單分析可知，相比于1993年首次發(fā)榜以來的硬件加速趨勢(shì)，這一次全部500臺(tái)機(jī)組的性能增速顯著放緩，處于近年來的最低位。可以說，這是對(duì)業(yè)界“重硬輕軟、速度放空”現(xiàn)象的一種回?fù)堋?/p> 因此，對(duì)于不免帶著“先天缺陷”的上海超算中心，提高軟件水平，拓展新型應(yīng)用，正是其“二次創(chuàng)業(yè)”的轉(zhuǎn)型機(jī)遇。 事實(shí)上，無論是氣象天文、地質(zhì)勘探、石油開發(fā)等傳統(tǒng)大規(guī)?？茖W(xué)與工程計(jì)算領(lǐng)域，抑或是汽車碰撞、藥物篩選、基因研究等新興領(lǐng)域，都離不開高性能計(jì)算的基礎(chǔ)性支撐。作為科技創(chuàng)新三大手段中的“計(jì)算模擬”環(huán)節(jié)，上海超算中心是滬上唯一平臺(tái)，為科創(chuàng)中心建設(shè)提供了重要支點(diǎn)。如ARJ21-700支線飛機(jī)、大型客機(jī)C919的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，都在上海超算中心開展了大量虛擬安全分析與仿真模型計(jì)算。 長三角區(qū)域空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中心的高性能計(jì)算項(xiàng)目，正是未來上海超算中心的新應(yīng)用與新動(dòng)向之一。作為大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的重要支撐，超算中心將解析未來7天長三角30個(gè)地區(qū)的17種污染物成分，涉及汽車、電廠、居民源、鋼鐵水泥、其他燃煤與生物質(zhì)燃燒等十大行業(yè)。最終，為老百姓回答“空氣污染的具體成分是什么”、“由本地產(chǎn)生還是從外地吹來”、“何時(shí)會(huì)來又在何時(shí)緩解”。 上海超算中心主任周曦民認(rèn)為，此舉不僅將有效推動(dòng)空氣污染防治，也將促進(jìn)上海超算中心本身的業(yè)務(wù)能力發(fā)展——從單一的高性能計(jì)算服務(wù)業(yè)務(wù)，向高性能計(jì)算與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算相結(jié)合的多重業(yè)務(wù)，并向基于網(wǎng)絡(luò)的集群計(jì)算業(yè)務(wù)發(fā)展。 同樣，上海超算中心還擬承接上海市海洋信息中心關(guān)于海洋數(shù)值計(jì)算的業(yè)務(wù)，通過對(duì)臺(tái)風(fēng)、污染物、溢油等數(shù)據(jù)模型的運(yùn)算處理，提供48小時(shí)溢油擴(kuò)散應(yīng)急預(yù)警、168小時(shí)鹽水入侵預(yù)報(bào)等。 求規(guī)模，還是求協(xié)同 隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)的“普及化”，超算中心在各地開花，機(jī)群規(guī)模日益大型化。超級(jí)計(jì)算機(jī)無論其建設(shè)費(fèi)用還是其開機(jī)后的運(yùn)維管理費(fèi)用，都是一筆巨大開支。若各大高校院所及企業(yè)均自行建設(shè)超級(jí)計(jì)算機(jī)，那需要一筆天文數(shù)字的經(jīng)費(fèi)才能滿足。 以較早的上海超算中心為例，運(yùn)行至第15個(gè)年頭，累計(jì)硬件投資為5.48億元，目前一年所需電費(fèi)逾2000萬元。而新建的國家級(jí)超算中心，一期建設(shè)費(fèi)用可達(dá)25億元，電費(fèi)更是每年近億元。 顯然，不分地域大批布局超算中心并非上策。為此，上海超算中心依然堅(jiān)持集中公共財(cái)政，集約建設(shè)一個(gè)計(jì)算資源密度較高的中心，在深挖潛力上做好文章。 例如長三角區(qū)域空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，其數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)每日運(yùn)行2次。“如果我們?cè)诿咳赵缤砀靼胄r(shí)均有一次天氣數(shù)據(jù)的計(jì)算，那么剩下的時(shí)間可以干什么？”王濤說，很多應(yīng)用學(xué)科難以在8小時(shí)內(nèi)完成全部數(shù)據(jù)的計(jì)算任務(wù)，因此可以見縫插針在此期間放置其他中小計(jì)算任務(wù)。另一方面，中心為填補(bǔ)“魔方”陣列使用中的不足部分，已引入中小規(guī)模的“蜂鳥”集群計(jì)算平臺(tái)，與各工業(yè)領(lǐng)域項(xiàng)目協(xié)同，進(jìn)行輔助計(jì)算服務(wù)。 而上海超算中心的主要協(xié)同創(chuàng)新方向，正是指向工業(yè)領(lǐng)域。盡管上海超算中心的用戶累計(jì)已逾1000家，但科學(xué)用戶與工業(yè)用戶的占比仍十分懸殊。根據(jù)其年度報(bào)告，在用戶機(jī)時(shí)統(tǒng)計(jì)中，高校及基礎(chǔ)研究院所的用戶分別占比50%與38%，工業(yè)企業(yè)僅為8%，大有潛力可挖。 規(guī)模獨(dú)大不如協(xié)同共享。上海超算中心也在策劃市場(chǎng)化之路，并利用這部分營收支撐了部分運(yùn)營費(fèi)用。比如上海核工程研究設(shè)計(jì)院就與上海超算中心協(xié)商，成為上海超算分中心。由超算中心在核工院內(nèi)代建一個(gè)小規(guī)模超算機(jī)房，機(jī)房資源與中心資源專線互聯(lián)，當(dāng)大型計(jì)算任務(wù)來臨，系統(tǒng)可自動(dòng)將作業(yè)遷移至中心平臺(tái)上。在“1+N”分中心模式基礎(chǔ)上，上海超算成為滬上“工業(yè)云”用戶聯(lián)盟之一，合縱連橫共建云計(jì)算生態(tài)環(huán)境，為工業(yè)用戶提供第三方計(jì)算服務(wù)。 從全部依靠政府投入轉(zhuǎn)向政府投入與市場(chǎng)投入相結(jié)合的建設(shè)模式，從政府投入為主轉(zhuǎn)向政府購買服務(wù)與市場(chǎng)運(yùn)作相結(jié)合的運(yùn)營模式——轉(zhuǎn)型路上的“魔方”，也可以轉(zhuǎn)得更順更快。（記者 徐瑞哲 實(shí)習(xí)生 黃楊子） |