计世独家:超算下凡

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十万亿次、百万亿次、千万亿次……

当我国高性能计算能力屡创纪录的时候,这些数字在人们眼中,还只是国家科技实力的象征。它们高高在上,一般企业用户高攀不上,能够用上“高性能计算平台”的除了国家特殊部门,就是大型工业项目,比如大型油田、大飞机制造等。

这种情况在上海超级计算中心出现后有了改变。

2000年12月,上海市政府面向全国建设了上海超级计算中心。由于地方政府以及超算中心负责人的超前意识,上海超算中心被定义成了“面向公共的计算平台”,越来越多的用户得以与高性能计算“亲密接触”。

公共计算平台作为一个城市现代化发展水平的重要标志,能串起产业链的各环节,让更多的人力资源、资金、技术快速流动起来,从而带来巨大的经济效益和社会效益。10年以来,日益强劲的需求,以及云计算、物联网、三网融合等产业新机遇的出现,迅速点燃了大型公共计算平台的激情,原本在后台服务的“计算平台”如雨后春笋般涌现到前台,一发不可收拾。

目前,北京、深圳、天津、沈阳、武汉、广州、济南、成都、长沙……各大城市都在投巨资建立超级计算中心,从十万亿次、百万亿次到千万亿次,甚至万万亿次规模的大型超级计算中心在全国遍地开花,有的城市还不只有一个。

高性能计算走下神坛落地应用,是IT产业进步的标志,发展公共计算平台是区域经济可持续发展的必然选择。然而,面对风起云涌的超算热潮,我们不禁要问:

真的需要这么多超算中心吗?

这些昂贵的计算平台真的能发挥价值吗?

是谁在运营这些超级大机器,又是谁在使用超算中心?

为此,本报记者深入上海、成都、兰州等地,试图揭开超算中心的神秘面纱。

去年6月,科技部正式批复同意建立国家超级计算深圳中心,由国家投资2亿元,于2010年年底在深圳建成计算能力达千万亿次的超级计算机。几乎在相同时间,天津滨海新区与国防科技大学签署合作协议,由科技部、天津滨海新区、国防科技大学共同投资6亿元,在滨海新区共建国家超级计算天津中心,研制千万亿次超级计算机。

日前,有消息显示,北京将建立更大规模的万万亿次超级计算中心,相关事宜正在筹备中。除此之外,广州、沈阳、成都、长沙、武汉等城市几乎都在新建或者扩容超级计算中心,目标均在千万亿甚至万万亿次的水平。

仿佛一夜之间,超级计算中心在全国遍地开花。我们真的有有如此大的计算需求吗?为此,《计算机世界》记者走访了上海、成都、甘肃等地具有代表性的超算中心,它们有的已经成功运营,有的尚在建设中,而这些超算中心都面临着相同的问题――如何走下神坛,走入平凡。

贴钱找用户

上世纪90年代,人们对高性能计算已经有了一定的认识。上海市气象局发现,现有的计算能力已经无法满足日常的计算需求,于是,他们准备新采购一台“大机器”。当计划上报给政府采购部门后,上海市政府考虑到购买一台“大机器”的费用太过昂贵,而气象局的使用频率并不高,长时间闲置会造成资源的极大浪费。如果这种高级计算机能够作为公共设备提供给更多的用户,就能发挥更多的效益。因此,上海市政府当时就提出用“大机器”成立一个公共服务平台,并由此产生了超级计算中心的理念。“我们在1999年开始组建座落于浦东张江高科技开发园区内的上海超级计算中心,在2001年初正式面向社会运营。”上海超级计算中心主任奚自立介绍。

奚自立是服务于超级计算中心的第一批人,他在这个行业已经超过十年。每当谈到上海超算中心在运营初期拓展用户的难度,奚自立都唏嘘不已: “当时政府投了重金运营这个超级计算中心,如果用不起来就等于失败,就意味着大量资本的浪费,因为硬件设备已经摆在那里收不回来了。”前期最困难的过程,就是必须自己去找到用户。“开始的时候,我每个星期要拜访3～5家用户,了解他们的背景、运营和需求,希望吸引他们到中心来。”奚自立说,有时候甚至贴钱给用户来用机器。

一开始,上海超算中心选定了商用飞机公司作为工业用户,但那时恰逢商用飞机公司不太景气。在上世纪90年代中期,商用飞机公司也购买过IBM4381大机器,但因为公司资金有限、项目也不多,这些机器就一直摆着没有发挥作用。虽然他们很想搬进中心,但既没有钱支付计时费,也没有多少项目可做。了解到这些情况后,奚自立向对方表示,愿意支付20万元作为其搬进中心的补助,这才做成了这笔生意。

除了用户少,机器本身的能力也是制约当时上海超算中心发展的一个主要原因。因为第一批在上海超算中心服役的大型机器都是神威系列的超级计算机,由于机器的兼容性问题,限制了潜在应用领域和用户范围。直到2004年,上海超算中心迎来了开放架构的曙光4000A,曙光系列机器的架构、软件、操作系统都是开放且标准化的,这就意味着系统可以和国际上一些通用软件更好地兼容。兼容性问题解决之后,从2004年起,上海超算中心的用户得到了空前的发展。去年,上海超算中心又引进了曙光5000A系列超级计算机,计算规模达230万亿次。如今,上海超算中心的用户已经遍及各个行业。

规模巨大的硬件计算平台需要与之匹配的软件程序

目前,上海超算中心是国内运营最成功的公共计算平台之一。令人遗憾的是,国家曾经投资的数十家超算中心,现在已经所剩无几。除了上海超算和少数几家超算中心存活外,有些甚至濒临倒闭。

谁是“超级用户”

“只有用起来,才能真正发挥作用,体现公共计算平台的价值,这也是政府投资建立超算中心的初衷。”奚自立这样对《计算机世界》记者说。

如今,许多正在建设的超算中心都已经明白了这个道理。虽然千万亿次规模的天津超算中心还没有正式投入使用,但中心的领导早已奔走于用户之中。

天津超算中心把目标锁定在了对超级计算有强烈需求的气象、石油、医药、建筑等领域。为此,国家超级计算天津中心主任刘光明先后调研了天津气象局、中国建筑科学院建筑工程软件所、天津国际生物医药联合研究院、中海油,以及胜利油田物探研究院。他发现,这些“超算大户”和过去相比已经大大不同,当初没有钱、没有人的公司,现在不仅不缺人才,有的甚至还建了自己的计算中心,他们对于公共超级计算平台还会产生强烈的需求么?

“需求还是很大的。”就像奚自立所说,小规模的作业处理可以在自己的计算中心完成,大型计算和要用到大型商业软件的项目,就必须到大型公共计算平台上才能运行,因为只有超级计算中心才有巨大的计算能力以及应用软件实力。

记者在调查中发现,超算中心的用户80%以上都是科研机构和大学,而其它20%都用于工业生产。

南京物探局就是上海超算中心的典型工业型用户。实际上,南京物探局也有自己的计算中心,但是他们时常会有更大规模的计算需求。有一年,南京物探局要参与一个国际竞标,必须在一周内把他们的成果上交给对方,其计算中心的规模却远远不够完成这样规模的运算,于是他们找到了上海超算中心。奚自立亲自去游说其他用户,用节省下来的1000个CPU释放给南京物探局的项目,使他们及时拿到了计算结果去投标。“如果没有这样的大型公共计算平台,企业会错失很多这样的大型国际项目。”奚自立说。

因此,企业对超级计算的需求是非常大的。甘肃超算中心虽然比上海超算中心的规模小很多,但是他们的用户价值得到了很好的体现。

据甘肃省超算中心主任胡铁军介绍,甘肃超算中心在建设过程中,采取了一边建设一边使用的策略。“虽然我们中心不大,但是很注重科技的前瞻性,在2004年扩容的时候就计划打造成以高性能计算为突破口,以IPv6下一代互联网以及数据交换中心为辅助的网络应用研究平台,并分年度完成建设。”