提到大數(shù)據(jù)、算力，普通人都不陌生，現(xiàn)在誰手機(jī)里還沒點(diǎn)AI計(jì)算能力了，但說起高性能計(jì)算HPC，聽起來就有些遙遠(yuǎn)了。

高性能計(jì)算的原理，是將計(jì)算機(jī)和服務(wù)器聚合在一起，通過集群式并行工作提高處理速度，因?yàn)橛?jì)算能力強(qiáng)大，可以幫助人類探索科學(xué)、工程和商業(yè)領(lǐng)域的一些世界最大計(jì)算問題的答案。

舉個(gè)例子，DNA測(cè)序需要比對(duì)成千上萬個(gè)堿基對(duì)，天氣預(yù)報(bào)需要融合幾十個(gè)維度的數(shù)據(jù)，石油天然氣勘探需要進(jìn)行空間分析和建模，對(duì)于任何單一計(jì)算機(jī)來說都負(fù)荷太大了，有了高性能計(jì)算，就可以應(yīng)對(duì)這些大型復(fù)雜的任務(wù)挑戰(zhàn)。

所以近些年，高性能計(jì)算越來越成為衡量企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)乃至一個(gè)國(guó)家高科技水平的重要標(biāo)志。根據(jù)Hyperion研究，到2022年，全球高性能計(jì)算HPC市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到440億美元。

高性能計(jì)算逐漸為更多行業(yè)所青睞，而作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的底座，發(fā)展中國(guó)高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)的呼聲也越來越高，一些先知先覺的計(jì)算企業(yè)開始著手布局中國(guó)高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)。

比如聯(lián)想，2001年起進(jìn)軍高性能服務(wù)器領(lǐng)域，是最早針對(duì)高等院校和科研院所進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)與市場(chǎng)拓展的廠商，在高性能計(jì)算領(lǐng)域積累了大量成果。在國(guó)際組織“TOP500”公布的最新全球高性能計(jì)算機(jī)TOP500榜單中，聯(lián)想制造的高性能計(jì)算機(jī)占據(jù)184臺(tái)，以36.8%的總體份額，連續(xù)第七次名列全球高性能計(jì)算提供商份額第一名。在前不久的第七屆聯(lián)想創(chuàng)新科技大會(huì)（Lenovo Tech World 2021）上，聯(lián)想基礎(chǔ)設(shè)施方案業(yè)務(wù)集團(tuán)（ISG）發(fā)布了最新的《聯(lián)想高性能計(jì)算解決方案白皮書》，為高性能計(jì)算進(jìn)一步走進(jìn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，畫下了完整的路線圖。比如聯(lián)想的戰(zhàn)略合作伙伴英特爾，從算力角度來講，面向多元化架構(gòu)快速發(fā)展，通過異構(gòu)的方式來去解決用戶不同算力上的需求，支持更多的工作負(fù)載，更豐富的場(chǎng)景，滿足更多的用戶需求，迎來更大的市場(chǎng)。

高性能計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀如何？行業(yè)應(yīng)用有哪些具體指標(biāo)？讓我們從白皮書中來窺視中國(guó)高性能計(jì)算的路線圖，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，聯(lián)想的進(jìn)擊也是中國(guó)計(jì)算產(chǎn)業(yè)的進(jìn)擊，是一場(chǎng)與我們每個(gè)人日常生活息息相關(guān)的技術(shù)躍遷。

大國(guó)重器：高性能計(jì)算的啟航

“舊時(shí)王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”，這句話用來形容高性能計(jì)算近些年來的變化，倒也貼切。以往高性能計(jì)算主要應(yīng)用在科研領(lǐng)域，用來模擬一些復(fù)雜的物理現(xiàn)象，比如天氣、流體動(dòng)力、分子相互作用、天體計(jì)算等等，聽起來神秘又陌生。

現(xiàn)在，高性能計(jì)算也開始廣泛應(yīng)用于工業(yè)，比如用于設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、模擬測(cè)試方案，減少新產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間；用于媒體和娛樂，渲染讓觀眾身臨其境的特效，支持全球大型體育賽事的直播活動(dòng)；還可以與AI機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，用于檢測(cè)信用卡欺詐，訓(xùn)練自動(dòng)駕駛汽車，進(jìn)行糖尿病、癌癥等疾病的診斷篩查。是不是立馬就覺得親切起來了？

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能（AI）和三維成像等技術(shù)的發(fā)展，許多企業(yè)和組織需要處理的數(shù)據(jù)規(guī)模都在呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，高性能計(jì)算未來還有更大的增長(zhǎng)空間，是當(dāng)之無愧的大國(guó)重器。

而一個(gè)優(yōu)秀的HPC集群，往往需要以下幾個(gè)特征：

1.領(lǐng)先性能，需要基于最新的處理器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，滿足業(yè)務(wù)所需的容量和性能要求；

2.建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。高性能計(jì)算的服務(wù)提供商應(yīng)該具備為各種行業(yè)客戶提供HPC負(fù)載的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而保持業(yè)務(wù)高峰期的穩(wěn)定性；

3.系統(tǒng)性交付。要以最大性能運(yùn)行，高性能計(jì)算必須讓存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算等各個(gè)組件一起無縫運(yùn)行，如果組件之間彼此跟不上，整個(gè)HPC基礎(chǔ)設(shè)施的性能也將受到影響，所以高性能計(jì)算的交付不僅需要軟硬件設(shè)備，還需要從系統(tǒng)層到應(yīng)用軟件層的全面解決方案和技術(shù)服務(wù)，來為應(yīng)用效果保駕護(hù)航。

這也是為什么在高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)擁有一席之地的，基本都是頭部服務(wù)器、計(jì)算廠商，具備系統(tǒng)性創(chuàng)新實(shí)力的企業(yè)，才具備打造“大國(guó)重器”的可能性。

大國(guó)工匠：聯(lián)想+英特爾鑄就數(shù)字時(shí)代計(jì)算利刃

大國(guó)重器，自然要能在關(guān)鍵領(lǐng)域里發(fā)揮千鈞之力。在《聯(lián)想高性能計(jì)算解決方案白皮書》中，著重提到了教育、生物醫(yī)藥、石油勘探重點(diǎn)領(lǐng)域。高性能計(jì)算已經(jīng)在千行百業(yè)中發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，我們不妨從重工業(yè)石油勘探入手，看看工匠聯(lián)想是如何為石油行業(yè)淬煉出數(shù)字時(shí)代的一把計(jì)算利刃。

隨著石油資源越來越少，石油開采也需要前往更復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，比如山區(qū)，而通過地震波法勘探收集到的數(shù)據(jù)容量通常都是TB級(jí)別，要在最短時(shí)間內(nèi)完成計(jì)算，獲得最佳的勘探效益，就依賴于復(fù)雜的模型和計(jì)算集群支持，以往只能使用超級(jí)計(jì)算機(jī)完成，而高性能計(jì)算解的出現(xiàn)就提供了一種新選擇。

以石油解決方案為例，高性能計(jì)算在賦能石油行業(yè)時(shí)，主要具備五種特質(zhì)：

1.性能優(yōu)異。使用性能高、價(jià)格便宜的計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)，能夠滿足各種運(yùn)算量極大的特殊數(shù)據(jù)處理算法需求，降低計(jì)算成本。聯(lián)想基于第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器的解決方案，就借助核心架構(gòu)、內(nèi)存帶寬等方面的創(chuàng)新，增強(qiáng)了高性能計(jì)算系統(tǒng)的靈活性、功能性和互操作性，從而可以為科學(xué)探索、商業(yè)洞察等任務(wù)輸出更優(yōu)平臺(tái)性能。

2.網(wǎng)絡(luò)通信。聯(lián)想采用了千兆以太網(wǎng)來管理和監(jiān)控HPC系統(tǒng)，從而避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞可能帶來的延遲和中斷，讓并行計(jì)算的數(shù)據(jù)通訊更加可靠穩(wěn)定。

3.存儲(chǔ)效率。大量采集回來的數(shù)據(jù)需要被存儲(chǔ)起來，這也迫使企業(yè)的計(jì)算環(huán)境以服務(wù)器為中心轉(zhuǎn)變成存儲(chǔ)為中心。為此，聯(lián)想設(shè)計(jì)了大容量高I/O吞吐率的系列存儲(chǔ)產(chǎn)品DSS-D/DSS-G，高達(dá)28PB的存儲(chǔ)容量、單集群高達(dá)400GB/s的I/O吞吐率、內(nèi)置IBMGPFS分布式文件系統(tǒng)等，可以滿足海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理的高性價(jià)比與高可靠性。

4.AI技術(shù)。將新的CPU、GPU產(chǎn)品引入高性能計(jì)算，能夠讓AI智能計(jì)算等能力被應(yīng)用到行業(yè)當(dāng)中。比如聯(lián)想就與英特爾合作，將全新的第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器引入HPC集群。作為一款數(shù)據(jù)中心級(jí) CPU，該處理器針對(duì)多種工作負(fù)載類型和性能水平進(jìn)行了優(yōu)化，無論處于何處，都能快速處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，可以滿足一系列高性能計(jì)算的任務(wù)需求。同時(shí)，第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器還對(duì)人工智能進(jìn)行了集成加速，讓生物醫(yī)藥、金融、制造等產(chǎn)業(yè)能夠借助高性能計(jì)算，更加快速輕松地打造并部署智能模型。

5.系統(tǒng)軟件。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需要簡(jiǎn)單易用的管理工具，聯(lián)想研發(fā)的LiCO高性能計(jì)算平臺(tái)就在地震處理系統(tǒng)中承擔(dān)著豐富的集群管理功能，包括集群管理和監(jiān)控功能；集群資源管理和作業(yè)調(diào)度功能；用戶和賬戶管理功能；集群系統(tǒng)監(jiān)控功能等，大大降低了產(chǎn)業(yè)側(cè)的管理和運(yùn)維難度。

從硬件到軟件，聯(lián)想通過大量創(chuàng)新性研發(fā)，突破一大批高性能服務(wù)器的關(guān)鍵核心技術(shù)，從而打造出了支撐石油行業(yè)個(gè)性化需求的解決方案。不僅在石油領(lǐng)域，科學(xué)計(jì)算、城市管理、人工智能開發(fā)等產(chǎn)業(yè)中，聯(lián)想的高性能基礎(chǔ)設(shè)施也在發(fā)揮計(jì)算價(jià)值，助力實(shí)體經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)中國(guó)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)入新階段。

高性能計(jì)算帶來超強(qiáng)算力的同時(shí)，也帶來了更多的能耗。在國(guó)家碳中和、碳達(dá)峰的大環(huán)境下，高性能計(jì)算的建設(shè)也要充分考慮能耗。聯(lián)想正在努力使高性能計(jì)算同時(shí)具備低碳和超強(qiáng)算力。其中值得一提的是聯(lián)想的溫水水冷技術(shù)：

聯(lián)想獨(dú)創(chuàng)的溫水水冷技術(shù)利用純水或去離子水作為冷媒（安全、環(huán)保、維護(hù)成本低），采用間接冷板式液冷方式對(duì)服務(wù)器進(jìn)行冷卻。通過減少對(duì)空調(diào)和系統(tǒng)風(fēng)扇的需求，對(duì)比數(shù)據(jù)中心平均PUE1.9的普通的風(fēng)冷系統(tǒng)，聯(lián)想能將算力平臺(tái)PUE值降至1.1以內(nèi)，節(jié)約42%的能耗。同時(shí)可以利用散熱溫升后至60°的回水，進(jìn)行有效余熱再利用。使得能源有效再利用效率（ERE）和節(jié)能減排達(dá)到業(yè)界領(lǐng)先水平，大幅度降低計(jì)算所產(chǎn)生的能耗成本，以打造覆蓋全行業(yè)的綠色低碳的智能基礎(chǔ)設(shè)施解決方案。

《聯(lián)想高性能計(jì)算解決方案白皮書》中介紹，截至2020年，聯(lián)想先后為數(shù)萬個(gè)用戶成功實(shí)施了高性能機(jī)群，兩次承擔(dān)了中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中心主節(jié)點(diǎn)的建設(shè)任務(wù)。聯(lián)想幫助北京大學(xué)打造國(guó)內(nèi)首個(gè)溫水水冷高性能計(jì)算平臺(tái)“未名一號(hào)”，PUE值達(dá)到1.1，居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，節(jié)省了50%的制冷散熱成本，每年為北京大學(xué)節(jié)省60萬度電。

聯(lián)想為北京市氣象局打造的溫水水冷高性能計(jì)算系統(tǒng)，在大幅提高北京氣象局核心業(yè)務(wù)計(jì)算能力近20倍的情況之下，通過溫水水冷節(jié)點(diǎn)、行間空調(diào)、微模塊等新技術(shù)，大大降低了系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本，一年減少用電近200萬度，為客戶節(jié)省電耗30%。

大國(guó)情懷：計(jì)算產(chǎn)業(yè)中的合作哲學(xué)

一直以來，高性能計(jì)算都被看作是服務(wù)器廠商研發(fā)能力的體現(xiàn)。但僅有技術(shù)上的突破和成果，就足夠了嗎？在與多個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)的交流中，不少管理者和IT人員都表達(dá)過類似的顧慮：根據(jù)行業(yè)特性需要定制化方案，現(xiàn)有人員無法滿足快速增長(zhǎng)數(shù)字化需求……

在千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中，算力是基礎(chǔ)，但自身的IT團(tuán)隊(duì)未必具備用好“屠龍劍”的能力，造成不必要的浪費(fèi)。對(duì)這些企業(yè)來說，除了優(yōu)秀的軟硬件產(chǎn)品，更難得的是共同奮斗、長(zhǎng)期服務(wù)的意愿和能力。

為此，聯(lián)想也將合作哲學(xué)帶入了計(jì)算產(chǎn)業(yè)，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

把產(chǎn)業(yè)當(dāng)朋友，化繁為簡(jiǎn)：《聯(lián)想高性能計(jì)算解決方案白皮書》中提到，前期聯(lián)想會(huì)和客戶進(jìn)行充分地溝通和交流，了解客戶的需求和想法，同時(shí)基于自身的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為客戶提供最佳實(shí)踐的方法論和建議。高性能計(jì)算集群的硬件和服務(wù)下單后，聯(lián)想會(huì)安排一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施工程師到達(dá)客戶數(shù)據(jù)中心，完成實(shí)施服務(wù)。產(chǎn)業(yè)伙伴不需要花費(fèi)大量的時(shí)間去學(xué)習(xí)集群知識(shí)、維護(hù)系統(tǒng)，通過實(shí)施工程師的豐富經(jīng)驗(yàn)就能快速上手。在Lenovo Tech World 2021，聯(lián)想更是發(fā)布了TruScale服務(wù)品牌，把硬件、軟件、服務(wù)分散采購(gòu)，設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維分段實(shí)施的傳統(tǒng)模式，整合成了一站全包服務(wù)，讓傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型更加輕松便捷。

把客戶當(dāng)朋友，一起“過日子”：在服務(wù)產(chǎn)業(yè)過程中，必然會(huì)遇到各種各樣的需求，聯(lián)想的態(tài)度是和產(chǎn)業(yè)伙伴“過日子”，與客戶站在一起解決問題。比如前不久受水災(zāi)影響，鄭州一家銀行的數(shù)據(jù)中心宕機(jī)了，為了避免影響市民的正常交易，聯(lián)想的兩位工程師，一位負(fù)責(zé)劃船，一位負(fù)責(zé)背著備件涉水而過，走了兩個(gè)多小時(shí)到客戶數(shù)據(jù)中心，順利重啟系統(tǒng)。這種長(zhǎng)期服務(wù)的精神，也讓很多客戶有了跟聯(lián)想“一生一世”的意愿。

把合作伙伴當(dāng)朋友，掘金“新IT”：數(shù)字經(jīng)濟(jì)的機(jī)遇面前，聯(lián)想通過與全球戰(zhàn)略合作伙伴英特爾、ISV合作伙伴、上下游廠商等聯(lián)合創(chuàng)新，不斷推動(dòng)高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新、服務(wù)創(chuàng)新、模式創(chuàng)新，讓細(xì)分垂直場(chǎng)景也能高效地引入新計(jì)算集群來賦能業(yè)務(wù)發(fā)展。

得益于英特爾數(shù)十年的創(chuàng)新，第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器針對(duì)云、人工智能、企業(yè)、高性能計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、安全和物聯(lián)網(wǎng)等多種工作負(fù)載類型和性能水平進(jìn)行了優(yōu)化，可以加速高性能計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用，為各行業(yè)構(gòu)建靈活高效平臺(tái)，加速產(chǎn)業(yè)數(shù)智化變革的進(jìn)程。

比如在某南方醫(yī)院中，聯(lián)想為其構(gòu)建了將近一個(gè)億的整體系統(tǒng)，其中慢性病管理使用的手環(huán)、監(jiān)測(cè)儀器，醫(yī)院的服務(wù)器、存儲(chǔ)、云平臺(tái)軟件、各種各樣的終端，均由聯(lián)想提供，聯(lián)想的生態(tài)合作伙伴英特爾也參與其中，共同打造更完整、符合業(yè)務(wù)場(chǎng)景的行業(yè)個(gè)性化解決方案。

第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器，連同英特爾的連接、存儲(chǔ)和軟件產(chǎn)品以及 oneAPI 跨架構(gòu)工具，形成的產(chǎn)品組合能夠提供強(qiáng)大而靈活的解決方案，讓行業(yè)客戶的傳輸更快、存儲(chǔ)更多、計(jì)算更廣。另外，全新第三代英特爾? 至強(qiáng)? 可擴(kuò)展處理器也在核心架構(gòu)上創(chuàng)新，更高的內(nèi)存帶寬和配置靈活性，帶來出色性能，為多云架構(gòu)的無縫協(xié)作奠定了基礎(chǔ)，可以滿足產(chǎn)業(yè)客戶對(duì)多云的需求。

聯(lián)想的合作哲學(xué)也展現(xiàn)出一個(gè)事實(shí)，計(jì)算領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)不僅僅是產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，還是生態(tài)和系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)，唯有如此才能讓產(chǎn)業(yè)享受到最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。聯(lián)想的長(zhǎng)期陪伴，也是對(duì)產(chǎn)業(yè)最長(zhǎng)情的告白。

大國(guó)進(jìn)擊：開啟智能加速時(shí)刻

聯(lián)想的高性能計(jì)算實(shí)力，正在得到更多伙伴的認(rèn)可，成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵支撐。觀察聯(lián)想的布局與動(dòng)作，會(huì)發(fā)現(xiàn)高性能計(jì)算正好踩在智能加速的時(shí)間點(diǎn)上。英特爾作為戰(zhàn)略合作伙伴，也運(yùn)用自身的創(chuàng)新技術(shù)給予無遺余力的支持。

我們都知道AI為核心的智能技術(shù)會(huì)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來提質(zhì)增效的重要價(jià)值，而公開數(shù)據(jù)顯示，目前AI的產(chǎn)業(yè)滲透率還不到10%。阻撓在智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)之間的，正是算力這把鑰匙。

用算力開啟智能加速時(shí)刻，聯(lián)想至少扮演了三種角色：

1.救火隊(duì)。隨著智能城市、智慧產(chǎn)業(yè)的項(xiàng)目推進(jìn)，各類傳感器等數(shù)據(jù)生成設(shè)備越來越多，一些領(lǐng)域的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)更新頻次無限增長(zhǎng)，已經(jīng)到了不堪重負(fù)的階段，需要聯(lián)想高性能計(jì)算作為救火隊(duì)員，快速解決這些領(lǐng)域的數(shù)據(jù)爆炸之困。

2.布道師。AI產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用后，越來越多的企業(yè)和組織需要高性能計(jì)算來支撐AI訓(xùn)練、AI計(jì)算，HPC服務(wù)商也是智能時(shí)代的布道師，通過極致算力、專業(yè)服務(wù)，讓AI能夠轉(zhuǎn)化為企業(yè)、城市、國(guó)家的優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)力，奠定先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

3.護(hù)衛(wèi)者。對(duì)于計(jì)算產(chǎn)業(yè)來說，還要確保數(shù)據(jù)資產(chǎn)的安全與穩(wěn)健，高可靠性的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施、自主研發(fā)的核心技術(shù)等現(xiàn)實(shí)需求，也在推動(dòng)IT產(chǎn)業(yè)不斷迭代，聯(lián)想這樣的高性能計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施提供商更承擔(dān)著護(hù)衛(wèi)數(shù)字經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期發(fā)展的重要角色。

總體而言，聯(lián)想為中國(guó)高性能計(jì)算產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)了獨(dú)一無二的探索和方案，這也是科技企業(yè)的社會(huì)責(zé)任所在，在充滿不確定性的時(shí)代，能夠不斷出發(fā)、不斷探尋、不斷擁抱新技術(shù)，最終為世界找到一個(gè)確定性的價(jià)值和答案。

當(dāng)高性能計(jì)算登上時(shí)代舞臺(tái)，聯(lián)想也成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)緊密結(jié)合的助推器，找到了開啟自身增長(zhǎng)的那把時(shí)代之鑰。

對(duì)處理器如何賦能高性能計(jì)算感興趣的讀者，可以在英特爾官網(wǎng)獲取更多信息。