千年书香成就岳麓之名,至高算力点亮未来之光——湖南大学与华为牵手新一代数密型超算

说起长沙,人们总能想到文化圣地岳麓山;而到了岳麓山,人们也总要去到她的东麓,感受一下岳麓书院中的书香之气。

自北宋年间立院,岳麓书院至今已经历千年风霜;如今的书院虽不再是教书育人的场所,但负责管理的湖南大学却仍将书院视作精神的瑰宝、治学的图腾。山还是那座山,字还是那几个字;但斗转星移之间,往来与此的莘莘学子所关注的却早已不只是四书五经中所包含的济世之道,而将眼光投向了更深邃的科学之路。在这条路上探索前行,我们需要的是瑰丽的想象、严谨的求证、缜密的逻辑、海量的数据以及精密且庞大的计算。


湖南大学牵手华为

探索超算第四范式

2021年12月10日,湖南大学与华为签署合作协议,为数据密集型超算联合创新中心成立揭牌。

以往谈到超算,人们总是在说算力、架构、节点数量等规格指标。但对于庞然算力如何在实际的科研、教学和工程当中发挥作用,行业内外却关注甚少。以至于在相当长的一段时间内,很多机构虽然得到了大量算力资源,却缺乏有效利用算力的人才和公关科研难题所需的应用程序。面对这一问题,产学研领域曾寄希望于广泛的超算应用教育和跨学科人才培养;但很多时候,超算的使用者发现,传统超算架构与全新的科研方法之间有着天然的隔阂。换句话说,问题不是科研人员的能力限制了超算的发挥,而是超算的架构限制了科研人员的应用。

因此,全新一代超算要在挑战更高的E级算力的同时,用架构创新助力应用。而这正是数据密集型超算作为超算第四范式被提出的原因,是湖南大学与华为联手探索的新方向。

相对于传统超算,数密型超算不仅具备更高、更多样化的算力,更能在硬件架构和软件堆栈方面支持各类大数据和AI应用。而通过AI算法,在海量数据中寻找关联和规律,揭示更深层的科学原理和应用方向则是新一代科研人员常用的研究方法。众多复杂技术和科技成果的诞生也证明,这套方法不仅行之有效,也能够在强大算力的加持下让科研变得更加高效。

大数据和AI技术脱胎于商业应用,不仅有着更成熟的开发和应用生态,技术发展也更快、更灵活。因此在科研应用中,新一代数密型超算能够更好的解决算力与应用之间的匹配问题,大幅降低超算应用的开发门槛,为提升科研应用体验、扩大超算应用范围提供全新方法。

新超算、新能力、新发展

与华为共建数密型超算联创中心并非湖南和湖大唯一的超算故事,实际上早在2010年,国家便批准在湖南大学建设国家超算长沙中心,而与之配套的便是当时名震TOP500榜单的中国超算“天河一号”。

经过多年的建设、使用和运维,湖南大学积累了丰富的超算应用经验,也对传统超算在产学研方面存在的问题感悟颇深。而此次拥抱数密型超算,便是湖南及湖大在深思熟虑之后所作出的决定。

新型超算联创中心的落地意味着湖南和湖大有机会在已有经验基础上更进一步,继续保持自身在超算领域中的领先地位,为当地基于超算的政产学研用链条和算力经济发展注入全新动能。对此,湖南省工业和信息化厅副厅长彭涛也表示:数密型超算联创中心的揭牌代表了湖南对“三高四新”战略定位和使命任务的努力践行,是奋力打造国家重要先进制造业高地的有力行动。联创中心揭牌有助于湖南强化创新能力建设、促进计算机产业发展、推动特色示范作用。

而对于数密型超算联创中心的主体单位之一湖南大学来说,此次揭牌也意味着湖大能够在教学科研领域更进一步,为新型超算的使用方法、应用开发积累更多经验,培养更多人才,探索大数据和AI技术与科研的全新结合点。

数密型超算与华为,相得益彰

通过长期研发和积累,华为已在AI加速引擎、开发套件、操作系统、高速网络、高性能存储系统等方面取得了巨大的成就和进展,并在这些领域推出了成熟、商业化的产品和解决方案。以此为基础,华为及其合作伙伴也在大数据和AI方面积累了丰富的应用经验、构建了全面而活跃的生态体系。而通过将这些基础硬件和应用形态进行高维度整合,数据密集型超算也便成为与华为产品战略契合度极高且深得华为发力的新领域。

此番数密型超算联创中心在湖南大学的落地,正是华为助力新型超算产业发展,加速我国科研进步的绝佳例证。对此,华为数据存储与机器视觉产品线研发管理部部长孟广斌也表示:超算是重要发展方向,是科技竞争的前沿赛道。而伴随大数据、AI等新ICT技术的崛起,超算也应当由目前的第三范式(计算科学)向第四范式(数据密集型科学)转型。在这一背景下,与湖南大学成立联创中心正当其时。在数密型超算的联合创新中,双方可以充分发挥各自优势,攻坚业内核心难题,推动重大项目创新成果转化并培养人才,以超算为基,打造湖南算力互联网示范、引领中国信息技术产业升级。

星罗棋布的联创中心

大有可为的新一代超算

超算是一个典型的复杂系统,在系统软件、技术架构、测评标准、应用生态建设等方面还有很多亟待解决的问题。因此,作为超算的全新形态,数密型超算的发展和研究绝不是一家机构、一家公司凭借一己之力便能完成的工作。

事实上,早在今年10月份举办的全国高性能计算学术年会(CCF HPC)上,华为就已经联合湖南大学、上海交通大学等11家单位,成立了数据密集型超算工作组,共同推进新型超算的软件开发、应用生态建设工作。同时,华为非常注重创新,目前已与6家国内顶尖单位成立了联创中心。未来,联创中心的数量将至少达到10家。

虽然起步很短,但在创新理念和华为强大的产品及服务支撑下,新一代数密型超算已经取得不少成果,解决了传统超算很难解决的问题:在与济南超算联创的过程中,科研人员开发了全新的卫星遥感数据压缩方案,比行业主流方案压缩率提升30%以上;在与四川华西医院、赛乐基因的联创过程中,全新的数据加速分析平台则将人类全基因组分析从小时级推进至分钟级……

面对全新一代超算的产学研用,我们的确还有很长的路要走;而面对更浩瀚宇宙万物和无尽的未知,全新一代超算也只是我们开启全新认知过程中的微小进步。但不积跬步怎至千里;没有一代又一代书生们的苦读奋进,岳麓书院们又怎能成就千年书香,让文化在传承中化身文明。

用一句帕斯卡的话作为结尾:

人既高贵又渺小,人因思想而高贵,高贵到知道自己渺小和高贵。人是自然界中最脆弱的东西,所以他是一根芦苇,但他因为会思考,可以囊括宇宙,可以通向无穷,这便是人在宇宙中的全部尊严。

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