http://m.casecurityhq.com 2010-11-24 16:27 來源:《中國電子報(bào)》
今年11月,最新的全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜在美國正式公布,由中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的中國“天河一號”二期系統(tǒng)(天河-1A)雄居首位。國產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)(HPC)峰值的不斷刷新,使國人越來越關(guān)注HPC。而更值得關(guān)注的是,HPC逐漸走出科學(xué)計(jì)算圈子,為汽車碰撞、飛機(jī)風(fēng)力測試、家電設(shè)計(jì)等民用領(lǐng)域帶來巨大價(jià)值。
HPC加速制造業(yè)升級
在過去,HPC主要是在氣象、石油開采、科學(xué)計(jì)算、生物研究等這些“象牙塔”領(lǐng)域中應(yīng)用,但其實(shí)HPC對推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級具有非凡的作用,尤其是在能源、電子、電氣等領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)方面。
根據(jù)美國科學(xué)研究院工程技術(shù)委員會(huì)的測算,數(shù)值模擬仿真可提高材料成品率25%,降低工程技術(shù)成本13%至30%,降低人工成本5%至20%,提高設(shè)備利用率 30%至60%,縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)和試制周期30%至60%。
目前國內(nèi)重要的城市都在布局超算中心,來自他們的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,越來越多的工業(yè)企業(yè)正在成為他們的計(jì)算服務(wù)對象。比如,上海超算中心就正在為汽車、核電、鋼鐵、新材料、飛機(jī)制造等眾多領(lǐng)域企業(yè)提供計(jì)算服務(wù),因而為這些企業(yè)節(jié)省了大量的人力與投資成本。
以“大飛機(jī)”項(xiàng)目研制為例,以往的研究主要依靠風(fēng)洞試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn),即在特定場所用鼓風(fēng)機(jī)模擬高空飛行狀態(tài),來測試飛行的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。一次試驗(yàn)的花費(fèi)就超過千萬元,在整個(gè)研制過程需要很多次試驗(yàn),成本很高。而使用了具有百萬億次計(jì)算能力的曙光5000A,試驗(yàn)過程就可以通過電腦模擬來實(shí)現(xiàn)。
汽車碰撞安全測試也同樣如此,在沒有采用高性能計(jì)算進(jìn)行模擬碰撞前,通常一輛汽車需要進(jìn)行六七次的碰撞才能采集到所需要的數(shù)據(jù)。但是有了高性能計(jì)算模擬仿真的幫助,碰撞實(shí)體汽車的次數(shù)就可以大大減少。
大型發(fā)電、石油化工領(lǐng)域的大型鑄件,其設(shè)計(jì)階段的模擬計(jì)算如果用一般計(jì)算機(jī)需要3個(gè)月時(shí)間,而在中科院超算中心通過大型鑄鍛件的模擬計(jì)算軟件進(jìn)行并行化后,在高性能計(jì)算機(jī)上運(yùn)行,只需要8個(gè)小時(shí)的時(shí)間。大大縮短了設(shè)計(jì)周期,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
同樣在家電等許多重要電子設(shè)備的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),HPC能夠大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,加快產(chǎn)品上市步伐。
其實(shí),HPC對于制造業(yè)的升級所發(fā)揮的作用,不是HPC做不到,而是我們沒有想到。北京超算中心的負(fù)責(zé)人曾宇曾對記者呼吁,希望更多的工業(yè)企業(yè)能夠意識到HPC的重要作用和魅力,更多地借用這樣的手段加速自己的企業(yè)升級。
應(yīng)用軟件期待更多支持
應(yīng)該說前面所羅列的HPC對制造業(yè)升級所起的作用,僅僅是冰山一角。制造業(yè)對HPC有巨大的需求,但要想讓HPC能夠?yàn)橹圃鞓I(yè)升級釋放更多的能量,其關(guān)鍵是要推動(dòng)制造業(yè)HPC應(yīng)用的開發(fā),如果沒有應(yīng)用,HPC也就是一大堆巨型計(jì)算機(jī)。
英特爾(中國)有限公司品牌與市場策略經(jīng)理顧凡說:“超級計(jì)算機(jī)只是工具,高性能計(jì)算應(yīng)當(dāng)回歸應(yīng)用,現(xiàn)在HPC機(jī)器已經(jīng)達(dá)到千萬億次,但是要找到這么‘大’的應(yīng)用比制造機(jī)器更難。”
要開發(fā)HPC在各個(gè)細(xì)分制造領(lǐng)域的應(yīng)用軟件,面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
HPC應(yīng)用軟件與傳統(tǒng)的應(yīng)用軟件相比有著門檻高、市場相對小的特點(diǎn),而且HPC應(yīng)用軟件比其他應(yīng)用軟件的開發(fā)存在根本上的難題。
清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系副主任陳文光對記者說:“中國的HPC硬件水平與國外之間的差距不斷縮小,但我們在HPC軟件與應(yīng)用領(lǐng)域的差距更大,僅僅是在少數(shù)領(lǐng)域的少數(shù)幾個(gè)程序是源自國內(nèi)設(shè)計(jì),大部分的應(yīng)用程序都來自國外,并行應(yīng)用開發(fā)的人才極度缺乏,需要在這方面加強(qiáng)人才培養(yǎng)和市場的培育。”
就HPC的應(yīng)用難開發(fā)的原因,微軟科學(xué)計(jì)算事業(yè)部總經(jīng)理KyilFaenov認(rèn)為,一方面在于開發(fā)的思路,HPC的硬件具有并行化的處理能力,但是開發(fā)者如何把邏輯計(jì)算的思維變成并行化非常困難,改變編程的思維對于軟件人員來說是巨大的挑戰(zhàn);另一方面是因?yàn)槿狈τ行У拈_發(fā)工具和開發(fā)平臺。從幾年前開始,微軟加大了對HPC投入力度,并推出了相關(guān)的開發(fā)工具與HPC的平臺,使更多的開發(fā)人員能夠簡單、便捷地開發(fā)HPC應(yīng)用程序。
中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所副所長孫凝暉對表示,國外的HPC應(yīng)用之所以能夠發(fā)展起來,與政府的支持密切不可分,應(yīng)該說HPC應(yīng)用的開發(fā)需要比普通軟件更多的支持,只有更多的政策向這個(gè)領(lǐng)域傾斜,就像對待HPC硬件一樣,中國的HPC應(yīng)用才能夠發(fā)展壯大。