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高性能计算匮乏“软实力”(图)

最新的全球超级计算机500强排行榜在美国正式公布,由中国国防科学技术大学研制的中国“天河一号”二期系统 (天河-1A)雄居首位。国产高性能计算机(HPC)峰值的不断刷新
发布时间:2010-11-24 15:57        来源:        作者:李佳师
【赛迪网讯】
全球超级计算机前10位

  今年11月,最新的全球超级计算机500强排行榜在美国正式公布,由中国国防科学技术大学研制的中国“天河一号”二期系统 (天河-1A)雄居首位。国产高性能计算机(HPC)峰值的不断刷新,使国人越来越关注HPC。而更值得关注的是,HPC逐渐走出科学计算圈子,为汽车碰撞、飞机风力测试、家电设计等民用领域带来巨大价值。

  HPC加速制造业升级

  在过去,HPC主要是在气象、石油开采、科学计算、生物研究等这些“象牙塔”领域中应用,但其实HPC对推动产业升级具有非凡的作用,尤其是在能源、电子、电气等领域的工程设计方面。

  根据美国科学研究院工程技术委员会的测算,数值模拟仿真可提高材料成品率25%,降低工程技术成本13%至30%,降低人工成本5%至20%,提高设备利用率 30%至60%,缩短产品设计和试制周期30%至60%。

  目前国内重要的城市都在布局超算中心,来自他们的相关数据显示,越来越多的工业企业正在成为他们的计算服务对象。比如,上海超算中心就正在为汽车、核电、钢铁、新材料、飞机制造等众多领域企业提供计算服务,因而为这些企业节省了大量的人力与投资成本。

  以“大飞机”项目研制为例,以往的研究主要依靠风洞试验来实现,即在特定场所用鼓风机模拟高空飞行状态,来测试飞行的各项数据。一次试验的花费就超过千万元,在整个研制过程需要很多次试验,成本很高。而使用了具有百万亿次计算能力的曙光5000A,试验过程就可以通过电脑模拟来实现。

  汽车碰撞安全测试也同样如此,在没有采用高性能计算进行模拟碰撞前,通常一辆汽车需要进行六七次的碰撞才能采集到所需要的数据。但是有了高性能计算模拟仿真的帮助,碰撞实体汽车的次数就可以大大减少。

  大型发电、石油化工领域的大型铸件,其设计阶段的模拟计算如果用一般计算机需要3个月时间,而在中科院超算中心通过大型铸锻件的模拟计算软件进行并行化后,在高性能计算机上运行,只需要8个小时的时间。大大缩短了设计周期,提高了产品质量。

  同样在家电等许多重要电子设备的设计环节,HPC能够大大缩短设计时间,加快产品上市步伐。

  其实,HPC对于制造业的升级所发挥的作用,不是HPC做不到,而是我们没有想到。北京超算中心的负责人曾宇曾对《中国电子报》记者呼吁,希望更多的工业企业能够意识到HPC的重要作用和魅力,更多地借用这样的手段加速自己的企业升级。

  应用软件期待更多支持

  应该说前面所罗列的HPC对制造业升级所起的作用,仅仅是冰山一角。制造业对HPC有巨大的需求,但要想让HPC能够为制造业升级释放更多的能量,其关键是要推动制造业HPC应用的开发,如果没有应用,HPC也就是一大堆巨型计算机。

  英特尔(中国)有限公司品牌与市场策略经理顾凡说:“超级计算机只是工具,高性能计算应当回归应用,现在HPC机器已经达到千万亿次,但是要找到这么‘大’的应用比制造机器更难。”

  要开发HPC在各个细分制造领域的应用软件,面临着巨大的挑战。

  HPC应用软件与传统的应用软件相比有着门槛高、市场相对小的特点,而且HPC应用软件比其他应用软件的开发存在根本上的难题。

  清华大学计算机系副主任陈文光对《中国电子报》记者说:“中国的HPC硬件水平与国外之间的差距不断缩小,但我们在HPC软件与应用领域的差距更大,仅仅是在少数领域的少数几个程序是源自国内设计,大部分的应用程序都来自国外,并行应用开发的人才极度缺乏,需要在这方面加强人才培养和市场的培育。”

  就HPC的应用难开发的原因,微软科学计算事业部总经理KyilFaenov认为,一方面在于开发的思路,HPC的硬件具有并行化的处理能力,但是开发者如何把逻辑计算的思维变成并行化非常困难,改变编程的思维对于软件人员来说是巨大的挑战;另一方面是因为缺乏有效的开发工具和开发平台。从几年前开始,微软加大了对HPC投入力度,并推出了相关的开发工具与HPC的平台,使更多的开发人员能够简单、便捷地开发HPC应用程序。

  中国科学院计算技术研究所副所长孙凝晖对《中国电子报》表示,国外的HPC应用之所以能够发展起来,与政府的支持密切不可分,应该说HPC应用的开发需要比普通软件更多的支持,只有更多的政策向这个领域倾斜,就像对待HPC硬件一样,中国的HPC应用才能够发展壮大。

(责任编辑:GH)

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