应用效率偏低，超算中心探路商业化_风闻

来源：科学网   中国科学报    作者：郑金武   时间：2020/6/12 

原文网址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/6/441303.shtm

超级计算机是推动国家安全与创新发展的强力引擎，为解决国家安全、技术创新、经济发展和社会进步等一系列重大挑战性问题提供了不可替代的作用。

在近年来每一期全球超算TOP10榜单上，都不乏“神威”、“天河”、“曙光”等我国超级计算机的身影。我国超级计算机的研制水平和性能，已从长期跟跑，发展到并跑乃至部分技术领跑的阶段。但在超算应用方面，与我国超算大国的地位并不相称。

在日前举行的中国计算机学会青年计算机科技论坛（YOCSEF）济南IT技术论坛上，多位专家指出，“软件发展滞后、自研应用少、应用场景不完善”等，正成为我国超算中心商业化亟待补齐的短板。

超算研制先于需求应用

“虽然在过去二十多年里，我国超算的研制和发展取得了辉煌的成就，但为了取得TOP500世界冠军而忽视实际需求，研制远远超过实际需求的机器的做法，也越来越值得我们反思。”中科院计算所研究员张云泉在论坛上的报告发人深省。

一直以来，我国超级计算机的研制模式都是政府科技部门主导，地方政府参与，企业承担研制任务，国家超级计算中心负责运维和推广。在此模式下，诞生了天津、济南、长沙等多个国家超算在地方的分中心，但却少有商业化运营的超算中心。各超算分中心的应用，也多集中于传统领域，例如气象气候、石油勘探、宇宙模拟等。

“在建设思路上，我国采取了超算系统性能优先发展，再拉动超算应用发展的策略。”张云泉介绍，欧美日等国家一般根据各领域实际应用需求，针对性地研制能满足实际应用需求的超算系统，以避免对机器的浪费。

“我国的超算发展，偏重于先发展超算计算能力，往往会导致超算系统初期应用效率偏低的情况，需要一定时间的过渡期才能将机器用起来。”张云泉说。

“这就好比修建高速公路，前期看高速路修得怎么样，修好了路之后，更多是要提高利用率。”山东省齐鲁大数据研究院院长朱效民表示，超算中心下一步要重视应用，并要对应用进行细分。

“国情不同，超算的应用模式也不同。”在国家超级计算天津中心主任助理冯景华看来，国家超算也在商用，或者叫付费模式，“国家超算和商用不矛盾”。

冯景华介绍，在产业服务方面，国家超算天津中心与天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室合作，开展了“多缸汽油机瞬态燃烧仿真”研究，针对不同汽油、乙醇、空气预混比例模型，不同点火方式，就各燃烧室内的燃烧均衡性开展分析。

“超算是面向上游技术的练兵场，面向下游产业的实验床。”国家超级计算济南中心副研究员郭猛说，超算中心商业化发展，要看有没有“一个好的商业模式最大化超算产业链各环节的价值，一个可持续发展的超算生态让超算产业链各环节都能健康发展”。

应用软件研发存在脱轨

为推动超算中心实际应用，科技部近年来通过一系列重点研发计划，在重点应用领域部署了一系列课题，进行几十万核乃至百万核并行算法与软件研制的重点突破。

“但目前日常运行的大部分超算作业，其并行规模仍停留在几千或几万个处理器甚至更低的量级，没有充分发挥出亿亿次超级计算机上并行的能力。”张云泉指出，我国超算应用软件仍处于初级阶段，应用领域与软件研发存在脱轨现象。

郭猛也表示，超级计算机研制和超算中心建设，我国都已取得不俗的成绩。目前急需的，是“一批覆盖各行业、各产业的应用软件和业务系统，一个高效的超算互联网，能够将算力无阻碍地输送到用户”。

受制于国外垄断，目前超算领域国产商业应用软件发展滞后，市场占有率几乎是空白。 “在超算应用比较多的制造业和基础科研等关键领域，大部分商业应用软件都被国外垄断。” 张云泉表示，“我国不仅支出巨额软件采购费用，软件升级还受制于外方。我国超级计算机特别是国产超级计算机上运行的大规模并行软件，几乎都是科研用软件，不具备大规模商业推广的能力。”

“重硬轻软”的思想导致经费投入比列严重失调。美国能源部建议的对超算软硬件的投入比列约为1:1。而我国超算系统的软件经费投入，虽然在项目申报时已提高到20%-30%，比过去的不到10%已有明显改善，但离1:1的比列还有很大差距。

与此相对的，是超算应用软件人才极其缺乏。“需要一批既懂行业、又懂超算的交叉领域人才。”郭猛说。

“当前高校相关人才培养体系、培养计划和课程设置，落后于超算应用领域的人才需求。”张云泉说，“科研评价体系也难以对超算应用软件研发做出客观评价，软件研发人员待遇偏低；但市场需求旺盛且待遇有明显优势，导致应用软件研发人才频繁跳槽，人才流失严重。”

目前，我国超算应用软件的研发人员分散在一些小的实验室、研究所，或者依附在硬件研发为主的国家重点实验室，仅在核物理、石油、气象、地球物理等个别领域建有专门的国家重点实验室，但未形成合力。

“应转变重硬轻软的思维，持续稳定支持超算应用软件研发。”张云泉建议，要根据超算软件人才队伍的实际发展情况和研发能力，提高软件研发投入；鼓励国家超算中心联合应援部门组建行业应用联合实验室；要重视计算科学学科建设和人才激励机制。

迎接算力经济时代

“新一代信息技术，几乎都是围绕算力为核心展开创新。”张云泉指出，随着超级计算技术的普及和成本大幅降低，其应用领域也从信息安全、科学计算领域，向更为广泛的国民经济主战场快速扩张。

“超算商业化的一个重要前提，是要有海量的客户需要，急需超算应用解决现实问题。”北京并行科技公司董事长陈健说。

超算需求是现实存在且不断增长。据了解，目前抖音、快手、爱奇艺等公司，通过购买超算服务的方式，完成上传内容的人工智能审核、视频特效渲染等。而商汤科技、旷视科技等公司，则通过自己建设超算中心的方式，满足人脸识别的需求。

陈健指出，超算商业化发展，要注意市场区分，要对应用市场进行画像，使尖端超算、通用超算、行业超算平衡发展。

“尖端超算实现万核以上的应用，追求极大规模、极致性能，开展攻坚型科研，面对的是国家级客户或各行业顶级研究机构，对超算硬件系统要求非常高。”陈健说，“尖端超算定位是‘塔尖上的明珠’，国之重器，需要国家集中力量办大事。”

通用超算则开展万核以下的应用，需要提供优质服务和高的性价比，满足海量中小微资源用户的日常需求。通用超算可通过“超级云计算中心”等实现。

行业超算开展单核到几千核应用，满足行业实际业务需求，超算只是其业务中的一个环节，主要面向行业，按照行业业务需求设计完整的云上业务流程，保证用户业务各环节能够快速、高效、动态实现。

在实际发展中，“国家超算面向大用户，商业超算面向小用户。”朱效民表示，国家超算应该作为一个桥梁，把超算和用户衔接起来。“超算商业化，需要从服务上多加考虑。”

张云泉也指出，国家超算和商用超算共存，有利于超算产业的良性循环。“各美其美，形成竞争，相互补充。”