深入推進(jìn)建設以國家超算互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代算力網(wǎng)絡(luò )基礎設施，并不能靠簡(jiǎn)單的算力堆砌，而是要實(shí)現網(wǎng)絡(luò )、算力調度、產(chǎn)業(yè)鏈、數據要素治理等多方面的資源協(xié)同，強化東西部跨域統籌發(fā)展。

　　吳曉明 國家超級計算濟南中心主任

　　讓算力像電力一樣走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)、賦能千行百業(yè)，這一20年前提出的設想如今正成為現實(shí)。8月26日，2023年CCF全國高性能計算學(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(zhuān)家學(xué)者熱議的話(huà)題。

　　目前，我國算力網(wǎng)絡(luò )基礎設施不斷完善，各行各業(yè)數字化進(jìn)程持續加速，人工智能、數字孿生等技術(shù)迅速發(fā)展，對算力，尤其是高性能算力的需求呈爆發(fā)式增長(cháng)。與此同時(shí)，高性能算力地區供需分布不均、應用生態(tài)不完善、持續運營(yíng)困難等問(wèn)題制約著(zhù)我國數字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。在這一背景下，超算互聯(lián)網(wǎng)應運而生，成為破解我國超算發(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)

　　作為當之無(wú)愧的“國之重器”，超級計算機距離我們的日常生活并不遙遠。小到每天看到的天氣預報，大到國產(chǎn)大飛機C919，背后都有超算的身影。中國工程院院士、清華大學(xué)計算機系教授鄭緯民表示，超算如今已廣泛應用于氣象預測、生物制藥、航空工業(yè)等領(lǐng)域，并在產(chǎn)業(yè)數字化過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)重要作用。

　　鄭緯民指出，我國超算的實(shí)力毫無(wú)疑問(wèn)處于國際第一梯隊。在6月份發(fā)布的最新一期全球超算500強榜單中，我國有兩臺超級計算機位列前十，超級計算機總數更是達到了134臺，位列全球第二。

　　但也應該看到，我國超算面臨著(zhù)算力設施分布不均衡、水平參差不齊、應用軟件自主研發(fā)和推廣應用不足等問(wèn)題。國家超級計算濟南中心主任吳曉明表示，由于超算的技術(shù)門(mén)檻比較高，且尚未形成豐富的應用軟件生態(tài)，目前超算的應用仍局限于比較傳統的高性能計算領(lǐng)域，如天氣預報、大型工程設計、基礎科學(xué)研究等。

　　超算互聯(lián)網(wǎng)的核心目標是讓超級計算機實(shí)現從傳統的提供算力到提供服務(wù)的革命性轉變。“我們希望通過(guò)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，并且利用互聯(lián)網(wǎng)思維，打造更為豐富的超算應用生態(tài)，從而能夠直接通過(guò)平臺對外提供超算服務(wù)。”吳曉明表示，超算互聯(lián)網(wǎng)及其應用生態(tài)的打造，將有利于降低超算應用的門(mén)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(wàn)戶(hù)。

　　未來(lái)，有超算需求的用戶(hù)可以直接打開(kāi)超算互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現一站式的超算產(chǎn)品瀏覽、下單、支付、應用等。用戶(hù)看到的將不再是某個(gè)超算中心、某臺計算機，而是一個(gè)能夠直接解決問(wèn)題的完整應用軟件或解決方案。“我們希望超算互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)能像淘寶、京東一樣，直接向用戶(hù)提供可應用的超算產(chǎn)品，降低超算的應用門(mén)檻，更好地賦能數字經(jīng)濟發(fā)展。”吳曉明說(shuō)。

　　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)有機整體，面向各行各業(yè)提供高性能的計算服務(wù)。“雖然叫作超算互聯(lián)網(wǎng)，但在網(wǎng)絡(luò )中流動(dòng)的并不是算力，而是數據。”國家超級計算濟南中心副主任潘景山表示，在超算互聯(lián)網(wǎng)中，數據的傳輸速度直接影響到計算效率。

　　影響數據傳輸速度的兩大因素是帶寬和延遲。帶寬即單位時(shí)間內能夠通過(guò)的最大數據量，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大小的數據到江蘇的國家超級計算無(wú)錫中心太湖之光超級計算機需要5天。但若我們把數據都刻成盤(pán)，然后用快遞寄過(guò)去，第二天下午就到無(wú)錫了。”談及目前帶寬較低、延遲較高帶來(lái)的影響，鄭緯民形象地解釋道。

　　目前我國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“大機器”，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)現起來(lái)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(mǎn)足超算互聯(lián)網(wǎng)建設的需求。”潘景山介紹，通過(guò)持續攻關(guān)，國家超級計算濟南中心已在高速網(wǎng)絡(luò )通信、網(wǎng)絡(luò )資源感知調度、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(cháng)距IB通信技術(shù)的濟南—青島超算互聯(lián)網(wǎng)試驗網(wǎng)，它的帶寬達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。“通過(guò)這一網(wǎng)絡(luò )，濟南、青島兩地的超級計算機可以連接成一個(gè)整體，發(fā)揮更大的作用。”潘景山舉例道，當借助濟南—青島超算互聯(lián)網(wǎng)試驗網(wǎng)進(jìn)行地球系統模擬計算時(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)同計算，大大提升計算效率。

　　高帶寬、低延遲給超算互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的極致性能，也將顯著(zhù)擴大其在產(chǎn)業(yè)中的應用規模。例如國家超級計算濟南中心與濰柴集團合作開(kāi)展的發(fā)動(dòng)機仿真模擬計算項目，產(chǎn)生的數據量達到TB級。“如果我們用傳統互聯(lián)網(wǎng)傳輸這些數據，可能需要傳2—3天，對設計人員來(lái)說(shuō)，這嚴重影響工作效率。”潘景山表示，借助高帶寬、低延遲的超算互聯(lián)網(wǎng)，TB級的數據量只需極短時(shí)間便可完成傳輸。“如果說(shuō)傳統互聯(lián)網(wǎng)是數據傳輸的‘高速公路網(wǎng)’，那么高帶寬、低延遲的超算互聯(lián)網(wǎng)則是運行能力成倍提升的‘高鐵網(wǎng)’。”潘景山如是說(shuō)。

　　壯大平臺生態(tài)賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　相比傳統的超算應用模式，超算互聯(lián)網(wǎng)可提供統一、完整的超算服務(wù)。實(shí)現這個(gè)目標，需要在運營(yíng)模式、平臺生態(tài)、產(chǎn)業(yè)培育等方面同步發(fā)力。

　　“我們深知，深入推進(jìn)建設以國家超算互聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代算力網(wǎng)絡(luò )基礎設施，并不能靠簡(jiǎn)單的算力堆砌，而是要實(shí)現網(wǎng)絡(luò )、算力調度、產(chǎn)業(yè)鏈、數據要素治理等多方面的資源協(xié)同，強化東西部跨域統籌發(fā)展。”吳曉明建議，超算互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展需要連接產(chǎn)業(yè)生態(tài)中的算力供給、應用開(kāi)發(fā)、運營(yíng)服務(wù)、用戶(hù)等各方能力和資源，構建一體化超算算力網(wǎng)絡(luò )和服務(wù)平臺。同時(shí)，還需要緊密連接供需雙方，通過(guò)市場(chǎng)化的運營(yíng)和服務(wù)體系，實(shí)現算力資源統籌調度，降低超算應用門(mén)檻，并推動(dòng)計算技術(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，應聯(lián)合超算中心、運營(yíng)商、軟件供應商和用戶(hù)合作建設超算互聯(lián)網(wǎng)，打造超算共同體，這樣才能讓我國數字經(jīng)濟真正實(shí)現以“高鐵速度”發(fā)展。

　　高性能算力能夠驅動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大范圍、大規模的產(chǎn)業(yè)應用也能為算力升級提供動(dòng)力。目前，國家超算互聯(lián)網(wǎng)平臺已開(kāi)放第三方企業(yè)入駐，并明確了入駐企業(yè)條件：可提供基礎超算IAAS服務(wù)等基礎資源；提供行業(yè)應用軟件資源；提供多學(xué)科行業(yè)應用服務(wù)等平臺資源；提供多樣數據模型、源碼等資產(chǎn)資源，以及提供各種類(lèi)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家超算互聯(lián)網(wǎng)平臺，另外有近百家單位遞交了聯(lián)合體入會(huì )申請，這將為超算互聯(lián)網(wǎng)平臺持續注入活力。（記者都芃 通訊員 申暢 王聰）