深入推進(jìn)建設(shè)以國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代算力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，并不能靠簡(jiǎn)單的算力堆砌，而是要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、算力調(diào)度、產(chǎn)業(yè)鏈、數(shù)據(jù)要素治理等多方面的資源協(xié)同，強(qiáng)化東西部跨域統(tǒng)籌發(fā)展。

　　吳曉明 國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心主任

　　讓算力像電力一樣走進(jìn)千家萬戶、賦能千行百業(yè)，這一20年前提出的設(shè)想如今正成為現(xiàn)實(shí)。8月26日，2023年CCF全國(guó)高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)在山東省青島市落下帷幕，超算互聯(lián)網(wǎng)成為與會(huì)專家學(xué)者熱議的話題。

　　目前，我國(guó)算力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，各行各業(yè)數(shù)字化進(jìn)程持續(xù)加速，人工智能、數(shù)字孿生等技術(shù)迅速發(fā)展，對(duì)算力，尤其是高性能算力的需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。與此同時(shí)，高性能算力地區(qū)供需分布不均、應(yīng)用生態(tài)不完善、持續(xù)運(yùn)營(yíng)困難等問題制約著我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。在這一背景下，超算互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，成為破解我國(guó)超算發(fā)展難題的一把關(guān)鍵“鑰匙”。

　　用互聯(lián)網(wǎng)思維發(fā)展超算服務(wù)

　　作為當(dāng)之無愧的“國(guó)之重器”，超級(jí)計(jì)算機(jī)距離我們的日常生活并不遙遠(yuǎn)。小到每天看到的天氣預(yù)報(bào)，大到國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919，背后都有超算的身影。中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授鄭緯民表示，超算如今已廣泛應(yīng)用于氣象預(yù)測(cè)、生物制藥、航空工業(yè)等領(lǐng)域，并在產(chǎn)業(yè)數(shù)字化過程中發(fā)揮著重要作用。

　　鄭緯民指出，我國(guó)超算的實(shí)力毫無疑問處于國(guó)際第一梯隊(duì)。在6月份發(fā)布的最新一期全球超算500強(qiáng)榜單中，我國(guó)有兩臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)位列前十，超級(jí)計(jì)算機(jī)總數(shù)更是達(dá)到了134臺(tái)，位列全球第二。

　　但也應(yīng)該看到，我國(guó)超算面臨著算力設(shè)施分布不均衡、水平參差不齊、應(yīng)用軟件自主研發(fā)和推廣應(yīng)用不足等問題。國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心主任吳曉明表示，由于超算的技術(shù)門檻比較高，且尚未形成豐富的應(yīng)用軟件生態(tài)，目前超算的應(yīng)用仍局限于比較傳統(tǒng)的高性能計(jì)算領(lǐng)域，如天氣預(yù)報(bào)、大型工程設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)科學(xué)研究等。

　　超算互聯(lián)網(wǎng)的核心目標(biāo)是讓超級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的提供算力到提供服務(wù)的革命性轉(zhuǎn)變?！拔覀兿Ｍㄟ^打造超算互聯(lián)網(wǎng)，把各個(gè)超算中心連在一起，形成更大的算力平臺(tái)，并且利用互聯(lián)網(wǎng)思維，打造更為豐富的超算應(yīng)用生態(tài)，從而能夠直接通過平臺(tái)對(duì)外提供超算服務(wù)?！眳菚悦鞅硎荆慊ヂ?lián)網(wǎng)及其應(yīng)用生態(tài)的打造，將有利于降低超算應(yīng)用的門檻，讓超算從“陽(yáng)春白雪”走向普及普惠，加快滲透千行百業(yè)、走進(jìn)千家萬戶。

　　未來，有超算需求的用戶可以直接打開超算互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)一站式的超算產(chǎn)品瀏覽、下單、支付、應(yīng)用等。用戶看到的將不再是某個(gè)超算中心、某臺(tái)計(jì)算機(jī)，而是一個(gè)能夠直接解決問題的完整應(yīng)用軟件或解決方案?！拔覀兿Ｍ慊ヂ?lián)網(wǎng)未來能像淘寶、京東一樣，直接向用戶提供可應(yīng)用的超算產(chǎn)品，降低超算的應(yīng)用門檻，更好地賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展?！眳菚悦髡f。

　　研發(fā)新技術(shù)破解互聯(lián)難題

　　超算互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵在于互聯(lián)。只有實(shí)現(xiàn)高速互聯(lián)，分布在各地的超算資源才有可能整合為一個(gè)有機(jī)整體，面向各行各業(yè)提供高性能的計(jì)算服務(wù)?！半m然叫作超算互聯(lián)網(wǎng)，但在網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的并不是算力，而是數(shù)據(jù)。”國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心副主任潘景山表示，在超算互聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)的傳輸速度直接影響到計(jì)算效率。

　　影響數(shù)據(jù)傳輸速度的兩大因素是帶寬和延遲。帶寬即單位時(shí)間內(nèi)能夠通過的最大數(shù)據(jù)量，延遲則是信息在傳輸介質(zhì)中傳輸所用的時(shí)間。

　　“比如，在網(wǎng)絡(luò)正常的情況下，從北京的清華大學(xué)傳輸4T大小的數(shù)據(jù)到江蘇的國(guó)家超級(jí)計(jì)算無錫中心太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)需要5天。但若我們把數(shù)據(jù)都刻成盤，然后用快遞寄過去，第二天下午就到無錫了?！闭劶澳壳皫捿^低、延遲較高帶來的影響，鄭緯民形象地解釋道。

　　目前我國(guó)正式掛牌的超算中心有十余家。讓這十余家超算中心連在一起成為一臺(tái)“大機(jī)器”，需要網(wǎng)絡(luò)具有極高的帶寬和極低的延遲。高帶寬、低延遲實(shí)現(xiàn)起來并不容易。

　　“以往我們用的光纖鏈路最大的帶寬約為100G或200G，每百公里延遲約為1.5毫秒，但這并不能滿足超算互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的需求。”潘景山介紹，通過持續(xù)攻關(guān)，國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心已在高速網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)資源感知調(diào)度、算力網(wǎng)絡(luò)融合和安全方面突破了一批關(guān)鍵技術(shù)，并首次建立起了基于長(zhǎng)距IB通信技術(shù)的濟(jì)南—青島超算互聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)網(wǎng)，它的帶寬達(dá)400G，500公里通信距離的網(wǎng)絡(luò)延遲由原先的雙向10毫秒以上降低至5毫秒左右?！巴ㄟ^這一網(wǎng)絡(luò)，濟(jì)南、青島兩地的超級(jí)計(jì)算機(jī)可以連接成一個(gè)整體，發(fā)揮更大的作用?！迸司吧脚e例道，當(dāng)借助濟(jì)南—青島超算互聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)行地球系統(tǒng)模擬計(jì)算時(shí)，可以將其拆分為大氣和海洋兩個(gè)模式，在兩地分別進(jìn)行協(xié)同計(jì)算，大大提升計(jì)算效率。

　　高帶寬、低延遲給超算互聯(lián)網(wǎng)帶來的極致性能，也將顯著擴(kuò)大其在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用規(guī)模。例如國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心與濰柴集團(tuán)合作開展的發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模擬計(jì)算項(xiàng)目，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量達(dá)到TB級(jí)。“如果我們用傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)傳輸這些數(shù)據(jù)，可能需要傳2—3天，對(duì)設(shè)計(jì)人員來說，這嚴(yán)重影響工作效率?！迸司吧奖硎荆柚邘?、低延遲的超算互聯(lián)網(wǎng)，TB級(jí)的數(shù)據(jù)量只需極短時(shí)間便可完成傳輸。“如果說傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹咚俟肪W(wǎng)’，那么高帶寬、低延遲的超算互聯(lián)網(wǎng)則是運(yùn)行能力成倍提升的‘高鐵網(wǎng)’?！迸司吧饺缡钦f。

　　壯大平臺(tái)生態(tài)賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　相比傳統(tǒng)的超算應(yīng)用模式，超算互聯(lián)網(wǎng)可提供統(tǒng)一、完整的超算服務(wù)。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要在運(yùn)營(yíng)模式、平臺(tái)生態(tài)、產(chǎn)業(yè)培育等方面同步發(fā)力。

　　“我們深知，深入推進(jìn)建設(shè)以國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代算力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，并不能靠簡(jiǎn)單的算力堆砌，而是要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、算力調(diào)度、產(chǎn)業(yè)鏈、數(shù)據(jù)要素治理等多方面的資源協(xié)同，強(qiáng)化東西部跨域統(tǒng)籌發(fā)展?！眳菚悦鹘ㄗh，超算互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展需要連接產(chǎn)業(yè)生態(tài)中的算力供給、應(yīng)用開發(fā)、運(yùn)營(yíng)服務(wù)、用戶等各方能力和資源，構(gòu)建一體化超算算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)平臺(tái)。同時(shí)，還需要緊密連接供需雙方，通過市場(chǎng)化的運(yùn)營(yíng)和服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)算力資源統(tǒng)籌調(diào)度，降低超算應(yīng)用門檻，并推動(dòng)計(jì)算技術(shù)向更高水平發(fā)展，促進(jìn)核心軟硬件技術(shù)深度應(yīng)用，輻射帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展與成熟。潘景山也指出，應(yīng)聯(lián)合超算中心、運(yùn)營(yíng)商、軟件供應(yīng)商和用戶合作建設(shè)超算互聯(lián)網(wǎng)，打造超算共同體，這樣才能讓我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)真正實(shí)現(xiàn)以“高鐵速度”發(fā)展。

　　高性能算力能夠驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大范圍、大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用也能為算力升級(jí)提供動(dòng)力。目前，國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)已開放第三方企業(yè)入駐，并明確了入駐企業(yè)條件：可提供基礎(chǔ)超算IAAS服務(wù)等基礎(chǔ)資源；提供行業(yè)應(yīng)用軟件資源；提供多學(xué)科行業(yè)應(yīng)用服務(wù)等平臺(tái)資源；提供多樣數(shù)據(jù)模型、源碼等資產(chǎn)資源，以及提供各種類型的算力服務(wù)。截至8月，已有35家超算上下游單位成功入駐國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，另外有近百家單位遞交了聯(lián)合體入會(huì)申請(qǐng)，這將為超算互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)持續(xù)注入活力。（記者都芃 通訊員 申暢 王聰）