今年3月份，阿爾法狗（AlphaGo）以4:1戰勝韓國名將李世石九段的情景，讓人們見識了人工智能背后超級計算的威力。剛剛過去的6月份，中國神威·太湖之光超級計算機以超過十億億次計算性能，榮登超級計算機性能世界排行榜榜首的消息，再度引發業界振奮。
據IDC統計，2015年全球高性能計算的預算投入增長了11%，2016年還將有更大的增長，中國也持續保持15%以上的增速。
但是，與持續增長的高性能計算基礎設施建設相比，中國高性能計算應用情況卻始終不容樂觀，由政府投資建設的超算中心屢屢陷入“切閘斷電、應用率不高”的尷尬境地，除了石油勘探、天氣預報等少數機構，其他產業企業投資建設高性能計算中心的寥寥無幾。
而美國高性能計算中心的客戶需求旺盛，經常需要提前排隊預約；寶馬等大型制造企業也會投資建設。中國高性能計算應用為啥火不起來？中國高性能計算的商業化應用進程如何推進？
火不起來的四大原因
首先是核心芯片技術問題。高性能計算一般由大量處理器或計算機通過集群技術搭建而成。在核心芯片上是采用國產自主研發設計的芯片，還是引入國外具有成熟商業應用的Intel芯片，一直是計算機產業包括高性能計算發展中頗有爭議的話題。早期歐美國家對高性能計算技術的輸出限制，以及我國缺乏自主知識產權的核心芯片技術，導致了我國高性能計算起步較晚。直到2005年左右，我國才自主研發出龍芯等芯片。
與美國高性能計算的發展歷程一樣，我國高性能計算最初發展也是由政府主導。從1990年起步至今，我國通過863計劃“國家高性能計算環境”等一系列項目的實施，已在全國建設10個左右的高性能計算中心，發展了浪潮、聯想、曙光等高性能計算機生產企業（以引入Intel等商業化芯片為主），并在政府、軍事、科研機構、氣象預報、石油勘探等領域嘗試應用。
其次，缺乏與國產高性能計算產業相配套的系統和應用軟件。在歐美國家的高性能計算產業，從高性能計算所需的核心處理器芯片到配套軟件，再到行業推廣應用，已經形成一個完整而龐大的產業鏈條，如Intel芯片周圍集合了微軟、SAP、oracle等龐大的軟件產業。而國內由于系統開發工具的缺乏，以及看不到能從市場上獲得快速回報，大量軟件企業難以投入研發與國產高性能計算核心芯片相配套的應用軟件，相關應用軟件寥寥無幾，因此導致國產高性能計算難以推廣應用。
國家863計劃高性能計算機及應用服務環境重大項目總體專家組組長錢德沛教授，在9月23日2016年高性能計算用戶大會上接受采訪時也表示：“當前高性能計算應用面臨的最大的問題，是能不能盡快建立起中國高性能計算發展的完整生態環境。”比如，今年榮登榜首的神威?太湖之光采用了國產處理器芯片，雖然國產處理器具有高能耗、高性能的特點，但面臨著應用軟件缺乏、成熟商業軟件無法方便運行的尷尬。
其三，中國自身的科研技術水平和產業企業的科技應用水平較低，也限制了高性能計算的應用。高性能計算的主要應用領域，是那些要求具有大規模計算能力的科研機構和產業企業科研部門，只有當企業的科研水平達到一定程度才會提出這樣的要求。而歷史原因導致我國科研機構和產業企業的科研水平較低，一定程度上限制了高性能計算的應用。相關數據顯示，歐美企業研發支出中科學研究的占比普遍超過20%，我國企業的研發支出中科學研究的支出占比僅為3%。
其四，人才缺乏也是我國高性能計算應用面臨的一大挑戰。培養相關的人才，需要花費大量的時間、精力和投入。在歐美國家，一個超級計算人才的市場價是200萬元，這種薪酬水平是國內很多高性能計算中心無法承受的。
商業化進程陸續啟動
隨著美國各行各業對于高性能計算的需求逐漸增多，美國汽車制造等行業也開始普及化引入高性能計算。據IDC副總裁Earl Joseph介紹，當今美國高性能計算的應用領域已經從傳統的科學工程計算向更廣闊的深度學習、智慧城市、精準醫療等領域推廣。
雖然中美高性能計算的應用差距較大，但國內高性能計算的商業化進程已啟動。科學研究、精準醫療、智能制造等也是目前國內高性能計算嘗試推進的應用領域。
2015年底，上海市兒童醫院正聯合浪潮和Intel試點一個精準醫療項目，即在利用浪潮基因一體機G100開展多個兒童罕見病研究項目。據浪潮集團高性能計算總經理劉軍介紹，項目已試點運行半年，預計一年后將正式推向市場。借助基因一體機G100，醫院可以在一天內完成多個Panel樣本的基因測序以及檢測流程，而未使用前完成同樣工作量需要花費的時間為15天；醫生也能夠精確識別和診斷兒童罕見病。這些研究項目將讓成千上萬罹患罕見病的兒童從中獲益。 為了推進高性能計算應用，浪潮發布了深度學習計算框架Caffe-MPI,并公布開源社區，號召更多開發者研究Caffe-MPI和定制化開發。
國家超級計算無錫中心也在高性能計算的產業化應用方面做了有益探索。國家超級計算無錫中心由科技部、江蘇省、無錫市共同出資18億元于2015年12月建設完成。今年榮登榜首的神威.太湖之光超級計算機就落戶在國家超級計算無錫中心。這也是世界上第一臺全部采用國產處理器構建的超級計算機。
據國家超級計算無錫中心主任、清華大學高性能計算研究所所長楊廣文教授介紹，該中心的超級計算應用重點關注四個方面：全球氣候變化研究、先進制造、生命科學和大數據分析。特別是先進制造方面，無錫地處“蘇南制造”核心地區，基于蘇南制造的科研需求，該中心正打造基于神威太湖之光的產業科技創新中心，希望把超級計算與先進制造相結合，提高我國制造業的科技水平。
目前，國家超級計算無錫中心超級計算的應用范圍涉及天氣氣候、航空航天、海洋環境、生物醫藥、船舶工程等19個應用領域，用戶單位達到上百家，具有六十余項大型應用課題和成果，機器使用率達到75%以上，最高達90%以上。
由政府推動的高性能計算應用項目也陸續啟動。據錢德沛教授介紹，2016年是十三五計劃的第一年，國家十三五重點科研專項高性能計算的第一批項目已經正式啟動，第一批項目批準了19個，2017年第二批指南也已經公示，共18個項目，正在征求廣大科技人員的意見，其重點是支持高性能計算的應用。
京公網安備 11010502049343號