超級(jí)計(jì)算又稱高性能計(jì)算，是通過并行計(jì)算提高運(yùn)算速度，解決大規(guī)�？萍加�(jì)算和海量并發(fā)的數(shù)據(jù)處理問題。

　　當(dāng)前，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國、智慧社會(huì)是黨中央、國務(wù)院的重大戰(zhàn)略部署，推進(jìn)人工智能、大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展都需要強(qiáng)大的計(jì)算能力。算力作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的生產(chǎn)力，已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。

　　近日，2023全國CCF高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)(CCF HPC China 2023)在山東青島舉行。

　　人工智能牽引算力部署

　　在人工智能的驅(qū)動(dòng)下，算力需求持續(xù)增長，高性能計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用未來的發(fā)展和演進(jìn)引發(fā)了廣泛關(guān)注。

　　高效的計(jì)算能力是復(fù)雜、龐大的人工智能應(yīng)用的基礎(chǔ)。同時(shí)，人工智能技術(shù)的快速發(fā)展又離不開基于大數(shù)據(jù)訓(xùn)練的支撐，深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的需求推動(dòng)著算力的進(jìn)步，新的計(jì)算軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施不斷推陳出新。

　　《智算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，2022年，我國新增算力設(shè)施中，智能算力占比已過半。預(yù)計(jì)2025年，智算規(guī)模占比將超過85%；算力核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過4.4萬億元，關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)規(guī)模可達(dá)24萬億元。

　　當(dāng)前，國家啟動(dòng)超算互聯(lián)網(wǎng)部署將突破現(xiàn)有的單體超算中心運(yùn)營模式，把全國眾多的超算中心連接起來，構(gòu)建一體化算力服務(wù)平臺(tái)。通過超算互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，將形成強(qiáng)大的國家算力底座，有效促進(jìn)超算算力的一體化運(yùn)營。

　　國家高性能計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心副主任曹振南指出，當(dāng)前需要加強(qiáng)全國算力資源統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，以應(yīng)對(duì)算力設(shè)施分布不均衡、接口不統(tǒng)一、應(yīng)用軟件自主研發(fā)和推廣不足等問題。已啟動(dòng)建設(shè)的超算互聯(lián)網(wǎng)，旨在連接產(chǎn)業(yè)生態(tài)中的算力供給、應(yīng)用開發(fā)、運(yùn)營服務(wù)、用戶等各方能力和資源，并以互聯(lián)網(wǎng)的思維運(yùn)營超算中心，構(gòu)建一體化超算算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)平臺(tái)。曹振南表示，建設(shè)超算互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)，不僅希望將超級(jí)計(jì)算機(jī)的設(shè)備連接在一起，更希望將所有供需方、整個(gè)超算生態(tài)鏈匯聚在一起，通過這個(gè)平臺(tái)提供相應(yīng)的服務(wù)，同時(shí)，以互聯(lián)網(wǎng)的思維運(yùn)營超算，拓展思維與用戶。

　　北京并行科技股份有限公司董事長陳健表示，算力網(wǎng)絡(luò)是解決當(dāng)前算力問題的最優(yōu)模式。只要還有可用的超算算力，算力網(wǎng)絡(luò)就能支撐用戶完成計(jì)算任務(wù)。

　　加速突破關(guān)鍵核心技術(shù)

　　通用人工智能興起，直接導(dǎo)致近期全國乃至全球高端超算算力極度緊缺的情況。而夯實(shí)軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施，為超算算力的釋放提供有力支撐成為當(dāng)前最緊迫的任務(wù)。

　　我國在頂尖超算系統(tǒng)研制和超算系統(tǒng)部署數(shù)量方面處于國際領(lǐng)先行列，但在基礎(chǔ)軟件生態(tài)方面還有待完善。為此，中國工程院院士、清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授鄭緯民提出四點(diǎn)建議：加強(qiáng)超算基礎(chǔ)軟件研制，提升轉(zhuǎn)化能力;研制統(tǒng)一并行編程模型和編譯優(yōu)化平臺(tái);建立國產(chǎn)超算HPDA系統(tǒng)軟件棧;深入開展超算算力網(wǎng)絡(luò)研究。

　　芯片是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的主要驅(qū)動(dòng)力，而晶體管數(shù)量與工藝制程直接決定了超算系統(tǒng)的性能。變革當(dāng)前芯片設(shè)計(jì)堆疊式技術(shù)路線，著眼自上而下構(gòu)造式芯片設(shè)計(jì)的新范式，集成芯片為芯片算力突圍開辟了新途徑。

　　中國工程院院士、中國科學(xué)院大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長孫凝暉分析了當(dāng)前計(jì)算系統(tǒng)在互聯(lián)延遲、多核擴(kuò)展等方面存在的瓶頸，介紹了通過自主工藝構(gòu)造式設(shè)計(jì)高性能芯片的新途徑。他表示：“當(dāng)前，超級(jí)計(jì)算機(jī)的架構(gòu)存在算力天花板，而集成芯片可突破眾核芯片的IO帶寬制約和多芯片之間的通信延遲制約，并且通過采用多級(jí)基板可進(jìn)一步擴(kuò)展眾核規(guī)模，從而實(shí)現(xiàn)算力提升。”

　　據(jù)了解，中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所與之江實(shí)驗(yàn)室合作開展了面向智能計(jì)算的大芯片設(shè)計(jì)工作，基于集成芯片構(gòu)建高性能計(jì)算系統(tǒng)的思路，在多核擴(kuò)展架構(gòu)、多芯粒并行、供電散熱擴(kuò)散性等方面進(jìn)行深入研究與開發(fā)。

　　我國高度重視人工智能的發(fā)展，特別是在場(chǎng)景和應(yīng)用創(chuàng)新方面，制定了諸多戰(zhàn)略方針，旨在提升我國人工智能的創(chuàng)新能力。得益于AI的能力，高性能計(jì)算解決應(yīng)用問題的能力得到進(jìn)一步提升。隨著“HPC+AI”融合應(yīng)用的不斷創(chuàng)新，高性能計(jì)算的應(yīng)用開發(fā)、系統(tǒng)軟件和體系結(jié)構(gòu)正在發(fā)生變革。

　　華為計(jì)算產(chǎn)品線集群創(chuàng)新與仿真Lab主任杜云飛表示，華為圍繞性能工程的基礎(chǔ)軟件、性能加速的中間件、應(yīng)用的自動(dòng)化優(yōu)化，以及在新算法的混合精度、AI大模型和超大規(guī)模的存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)上，做了大量創(chuàng)新性的實(shí)踐，使得大量的應(yīng)用生態(tài)在超算系統(tǒng)上獲得更好的性能。

　　歐洲科學(xué)院外籍院士、俄羅斯自然科學(xué)院外籍院士、西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)部主任、人工智能研究院院長焦李成表示：“從最根本上來講，ChatGPT也要回到核心，就是要回到數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)、數(shù)理邏輯和計(jì)算的能力，而所有這些正是高性能計(jì)算的核心技術(shù)所在。因此，高性能計(jì)算與人工智能是密切相關(guān)的。從這個(gè)意義上來講，我們更應(yīng)該把兩者結(jié)合起來。對(duì)于大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算來說，高性能計(jì)算如何在中間起到連接作用，值得我們?nèi)ニ伎肌?rdquo;

　　多維創(chuàng)新 孕育新機(jī)

　　目前，我國算力總規(guī)模位居全球第二，并且保持著30%左右的年增長率。預(yù)計(jì)在2023年，AI算力將首次超過通用算力。AI已成為算力增長的新引擎。如何跟上算力發(fā)展的步伐，凸顯算力優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)算力資本、算力服務(wù)的協(xié)同互補(bǔ)成為亟需破解的問題。

　　近幾年，我國算力綜合供給水平快速提升，算力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力持續(xù)增強(qiáng)，算力賦能千行百業(yè)成效顯著。從超算行業(yè)來看，超算已為汽車制造、氣象海洋、基因測(cè)序、新藥研發(fā)、芯片制造、石油勘探等眾多行業(yè)提供了靈活彈性、快捷高效、安全可靠的算力支持。在AI的驅(qū)動(dòng)下，超算行業(yè)未來仍有巨大潛力可挖，新的技術(shù)和應(yīng)用亮點(diǎn)會(huì)層出不窮。

　　Al大模型訓(xùn)練對(duì)集群算力的需求正在高速增長，其中，高性能互聯(lián)系統(tǒng)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。

　　華為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任劉冰洋介紹，面對(duì)高性能AI訓(xùn)練集群，如何提升其網(wǎng)絡(luò)通信的性能。華為從兩個(gè)方面去實(shí)現(xiàn)性能的提升：

　　一是物理帶寬和物理交換能量，這體現(xiàn)了硬核的實(shí)力。

　　二是在硬件基礎(chǔ)之上建立拓?fù)溆H和計(jì)算的技術(shù)體系，通過網(wǎng)絡(luò)和通信庫框架之間的雙向協(xié)同，充分發(fā)揮物理的帶寬，從而實(shí)現(xiàn)通信效率的最優(yōu)，并最終達(dá)到算效最優(yōu)化的目標(biāo)。

　　數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展依賴數(shù)字化、智能化與網(wǎng)絡(luò)化的新經(jīng)濟(jì)基建開發(fā)。“發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)要強(qiáng)調(diào)AI，更要強(qiáng)調(diào)群體性智能。”香港中文大學(xué)（深圳）校長黃鎧表示，“面對(duì)大數(shù)據(jù)感知、機(jī)器學(xué)習(xí)認(rèn)知、生成式AI等新技術(shù)、新應(yīng)用，業(yè)界必須重視智能云認(rèn)知與物聯(lián)網(wǎng)感知的無縫結(jié)合，以及開源大模型在智慧城市、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、遠(yuǎn)程醫(yī)療與全民健保等方面的落地應(yīng)用，建立與時(shí)俱進(jìn)的生態(tài)環(huán)境與工業(yè)體系，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展保駕護(hù)航。”

　　第十四屆全國人大常委會(huì)委員、中國科學(xué)院院士吳立新指出，數(shù)字孿生作為透明海洋技術(shù)體系的重要組成部分，將有效深化人類對(duì)海洋系統(tǒng)的認(rèn)知與變化預(yù)測(cè)，賦能海洋能源、海底礦產(chǎn)、海洋生物資源高效安全開發(fā)、海洋高端裝備智能制造、海洋航運(yùn)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。吳立新表示：“超算與人工智能深度融合的時(shí)代已經(jīng)來臨，它必將是一種新的科學(xué)范式，有重大的顛覆性創(chuàng)新。這一次，中國不僅要成為全球超算算力的領(lǐng)跑者之一，同時(shí)也希望能夠成為全球超算應(yīng)用的領(lǐng)跑者之一。”