70年大庆科技巡展(一):联想超算服务世界

原标题:70年大庆科技巡展(一):联想超算服务世界

建国七十周年大庆在即,追忆过往,新中国走过的70年,也是中国科学技术勇追猛赶直至广泛超越西方世界的70年。在科学技术领域,从一穷二白中走过来的新中国最能体现出“愚公移山”这个古老故事的内涵。

9月18日前后,圈内刷了一波“谷歌量子霸权”和“IBM53量子比特计算机”的新闻,特别是前者,据说“完成相关计算的时间为3分20秒,而世界第一的超级计算机Summit完成同样运算要花费1万年的时间”——搞出个大新闻,好像谷歌一下子要引领人类奔向新世纪一样。

哦,周末抽出时间一看,原来起因是9月18日那天,首届“墨子量子奖”在合肥颁发,这是中国人第一次树立自然科学领域的全球性奖项,美国那边要舆论对冲一下,也可以理解。其实,至少在量子应用研究领域,以潘建伟教授团队为代表的中国人,已经领先美国若干身位了,这也是中国设立量子物理研究全球奖项的底气所在。

视线所及,在诸多“狼来了”的报道中,我觉得腾讯科技的报道最有意思,把有关“谷歌量子霸权”新闻的各个侧面都展示了一下,最后说:

“科学家甚至有可能不会接受谷歌(注:只是研究人员)的声明。最重要的是,如果一台超级计算机需要1万年的时间来检验量子计算机产生的答案,你怎么知道量子计算机一开始就得到了正确的答案?”

书归正传。

如果说量子计算领域,中国与世界强国还在暗里较劲的话,那在超级计算机领域,中美两国则在近十年上演了令世界瞩目的“巅峰争夺战”。

6月18日的《人民日报》第一版,报道了在德国法兰克福举行的国际超级计算大会最新发布的“全球的高性能计算机(HPC,high performance computing)榜单”,即俗称的“全球超级计算机TOP 500 榜单”。

榜单显示,中国境内有219台超算上榜,在上榜数量上位列第一,美国以116台位列第二,日本、法国、英国和德国依次位居其后。

《人民日报》的文章特别指出,中国企业也继续保持上榜数量优势。这是2017年11月以来,中国超算上榜数量连续第四次位居第一。其中,联想、浪潮和中科曙光分别以173台、71台和63台的数量位居全球超算制造商前三位。

新中国超算简史

80年代初,中国石油工业部物探局重金购买了一台IBM大型机,但机器要放在不得随便入内的玻璃房子里,方便美国24小时监控,监控日志要定期交美国审查,计算机的启动密码和机房钥匙也要由美国控制。

这一幕给新中国的第一代计算机科学家们留下了难以磨灭的心理印痕,并开始发奋图强。

很多80后可能还记忆犹新,在他们的中学历史课本上,先后两个篇章把打破西方大国在超级计算机技术垄断的银河-I号(1983年诞生,每秒运算1亿次),与银河-Ⅱ号(1992年诞生,每秒运算10亿次)的诞生,用重点篇幅做了介绍。

银河-I号与银河-Ⅱ号中间相隔了十年,而正是在这十年之后,中国的超级计算机研究突然提速,用令西方惊讶的速度走上了赶超之路。

在这条路上,从“赶”到“超”的转折点,出现在2010年。在这一年,第二期天河一号 A 研制成功,在 11 月的超级计算机计TOP 500 排名中,天河一号 A 以每秒 4700 万亿次的峰值运行速度、2566 万亿次持续运行速度值,把美国的橡树岭国家实验室的“美洲虎”比了下去——中国的超级计算机,第一次站上世界之巅。

在2010年之后,中国的超算与美国的超算开始了你争我赶的巅峰竞赛。

(超算发展史,从1942年到2018年 每个时代性能最强的超级计算机)

国际超级计算机大会(ISC,International Supercomputing Conference)每年举办两次,6月份与11月份各一次,从1993年开始,每一次都会公布 “全球超级计算机机TOP 500 榜单”。

从2018年开始,美国能源部实验室的“Summit”,超越中国的神威太湖之光,成为迄今为止的全球算力最强的超级计算机。“Summit”计算速造价为2亿美元,峰值计算性能为20亿亿次/秒。不出意外,在2020年前后出世的中国“天河三号”和“神威E级”超级计算机,会在全球首先实现E级运算速度(10的18次方,百亿亿次),双双超过Summit。

除了巅峰之战的你追我赶之外,很值得注意的是,在法兰克福公布的最新“全球超级计算机机TOP 500 榜单”中,联想继2018年6月、2018年11月上榜数量第一之后,连续第三次登上旗下超算数量榜首。除了上榜数量,在计算能力方面,联想研发的超级计算机的全部计算能力为30.2亿亿次每秒,也排在首位。

在新中国的超算赶超之路上,诞生了“银河”、“天河”、“神威”、“曙光”等一系列光辉的名字。而在这个系列之中,以“深腾”系列为代表的联想超级计算机制造与服务,是中国超算历程中具有特殊意义的生力军,至今仍是中国超算走出去,实现国际化的最成功案例。

莱布尼茨的联想

联想集团在90年代以生产个人电脑著称,而就在杨元庆成为新联想领航人前夕的1999年,联想高性能计算事业部(即HPC部门)成立,这个当时并未引起外界多少关注的部门,在2002年便给中国贡献了一份科技大礼——2002年8月27日,联想HPC部门研制的 “深腾1800”高端计算机系统在北京中关村诞生,运算速度达到每秒万亿次,它是我国第一台由企业研制开发的万亿次级计算机产品。

在当年11月公布的全球超级计算机TOP500榜单中,“深腾1800”排在第43位,这也是我国企业生产的高端计算机系统首次入围TOP500。“深腾1800”也因此成为了联想在自主研发道路上的“争气机”。

在军事领域用途之外,超级计算机最常见的两个用途,就是计算大气流动和计算地质结构,也就是做天气预报和地质勘探。“深腾1800”在刚诞生不久,凭借联想的研发实力,就在这两个领域发挥了价值,其先后中标中科院大气物理所和大庆油田的同等规模集群处理系统。

在之后的20年里,联想超算为中国的科技研发的各个领域都做出了重大贡献,特别值得一提的是在载人航天领域,联想超算曾为“神舟九号”、“神舟十号”和“神舟十一号”载人航天发射任务提供了强大的技术保障,可谓为祖国建设发挥重大作用。

(2018年10月26日开始在北京大学运行的“未名生科一号”超级计算机,联想制造。)

在改革开放的40余年历史中,联想与华为成为了国际化最成功的两家中国科技公司,拥有最多的海外员工与海外科技专利。联想的这种优势,使其成为了超算商业化最成功的科技公司:生产机器最多,海外客户最多,分布最广。

在“全球超级计算机机TOP 500 榜单中”,联想以173台的制造并交付成绩,位列全球超算供应商第一名。实际上,联想的超级计算机已经进入了19个国家与地区的市场,其中,有10个国家的最强超算都是由联想交付的,包括澳大利亚、巴西、加拿大、德国、爱尔兰、荷兰、挪威、新加坡、南非和西班牙。

众所周知,德国是欧洲经济与科技实力最强的国家,联想为德国科研机构和政府部门所提供的超算产品与服务,最能体现联想超算的实力。

在秋高气爽的9月份,借德国IFA展会东风,联想第一次向国内媒体公开展示了自己在欧洲最强大的超算阵列产品与服务,向新中国70华诞献礼。

(慕尼黑郊区的莱布尼茨超级计算中心,欧洲最强超算中心)

在“全球超级计算机机TOP 500 榜单中”,来自德国莱布尼茨超级计算中心(以下简称LRZ)的SuperMUC-NG超级计算机排名世界第9,每秒峰值性可完成26.9千万亿次浮点运算(即每秒完成近3×10的16次运算)。

在这个榜单颁布之前,欧洲已经无缘世界超算前10近十年了。SuperMUC-NG就是由联想制造并维护。LRZ是欧洲最大的超算中心,有6000个服务器,比BSC(巴塞罗那超算中心)在机架规模上大一倍。

LRZ成立于1962年,坐落于加兴(Garching)的科研园区(Research Campus)。它的全称是“巴伐利亚科学与人文学院莱布尼茨超级计算中心”,面向所有的慕尼黑的大学和愈来愈多的巴伐利亚地区的研究机构提供IT服务,该中心在为德国乃至欧洲提供顶级高性能计算服务方面也发挥着至关重要的作用。

(欧洲超算势力分布图)

据LRZ战略性发展和合作业务主管Laura Schulz介绍,德国共有三个超算中心:LRZ、JSC和HLRS,此三者组成了德国的高斯超级计算中心(以下简称GCS),其中前两者的超级计算机都是有联想制造并提供服务。

拥有最强计算能力的LRZ,服务于顶尖的科研机构,除了德国的知名大学之外,还包括德国航天机构DLR(相当于德国的NASA)和普朗克学会。实际上,从慕尼黑到阿尔卑斯山脉文德施泰因(Wendelstein)山的峰顶,再到德国最高峰祖格峰的峰顶,LRZ的服务网络覆盖了540个地点,包含1,500个网络组件,3,000个WiFi接入点和超过18万个联网设备。这一性能强大的网络都是由莱布尼茨超算中心运行。

联想的之所以能成为在超酸领域最成功的商业公司,与其科技研发和面向多元客户的服务能力分不开。

比如,超算最令科学家们头疼的就是耗能问题,这也是大部分发展中国家无力建设超算的一个重要原因。举例来说,我们日常使用的吹风机功率大约在1000瓦左右,而商用超算中心功率是吹风机功率的5000倍以上,也就是500万瓦以上,并且要求长时间运转。

联想有着全球最先进的水冷技术,可以保证如LRZ这样的大规模超算中心,在50摄氏度以下实现7×24小时安然无恙运转,不但实现了对机器的可靠保护,还为客户节省了大量耗能支出。

此外,由于联想一开始就是一家民营科技公司,又有收购IBM X86之后的服务体系优势,所以在服务多元化客户方面,亦即服务多场景计算方面,有着得天独厚的优势。

比如联想数据中心系列解决方案包括联想ThinkSystem和ThinkAgile。ThinkSystem主要是针对存储和传统数据中心产品层面的解决方案,ThinkAgile、ThinkAgile HX以及Azure Stack是基于云的解决方案。联想的解决方案得到了很多殊荣,包括全球第一超算供应商,欧洲第一微软合作伙伴等等。

而且,相较于竞争对手,联想的全球供应链又是其得天独厚的优势,能够支撑其全球化服务。例如,刚才谈到联想能提供端到端的解决方案,德国附近的匈牙利制造设施,就能够支撑这一需求。据Gartner数据显示,联想供应链位列全球第五,有超过120亿的营收。通过联想全球供应链布局,联想及时交付能够达到91%。

联想从产品交付的时间到服务都很高效并领先行业,在及时安装完产品后,还有7×24小时的远程监控和支持,做到了即交付即使用。以上这些都是竞争对手所望尘莫及的。

2019年7月12日,联想集团在北京召开了2019联想全球超算峰会(2019 Lenovo HPC Summit)。本次大会主题为“融合计算”,作为全球超算TOP500交付数量第一的供应商,联想推出全新“深腾X9000”融合计算平台,旨在为高性能行业设定新的易用、通用与智能化新标杆,推动高性能计算与技术、行业、生态的融合发展,助力中国与全球的企业与机构,以科技之力解决科学、技术与社会的未来挑战。

联想重磅发布融合计算平台深腾X9000,可成为联想打造高性能计算的"万能钥匙"。该系统基于客户的灵活需求,可以在HG、SR、SE多个服务器硬件产品系列的基础上,配置联想CPU/GPU/Xeon Phi/FPGA/寒武纪等多种异构硬件平台,结合第四代温水水冷技术“海神”,不仅支持集成交付、集成管理、集成研发等3种流行的计算机视觉场景,还可以搭载联想研发的新一代智能超算平台LiCO 5.3,能够在一个集群中同时运行高性能计算与人工智能开发作业,提供统一的资源调度功能。

近来年,联想在HPC+AI领域着力突破,其自主研发的新一代HPC+AI智能超算平台LiCO,在超算平台上,融合主流人工智能算法框架(Tensorflow等),为人工智能技术应用提供了强有力的算力支持,获得了美国HPC权威媒体HPC wire评选的“最佳AI产品技术奖”。

独一无二的定制化服务能力,让谷歌、亚马逊、微软、阿里巴巴都成为了联想超算的客户。

2019年是联想HPC发展的第20周年,从1999年联想组建HPC部门至今,联想HPC经历了从无到有、从跟随到领先的发展之路。“全球化+中国特色”是联想超算业务战略的基本特点,而“深腾X9000”系统的推出则标志着商业化“融合计算”的元年。

结语

莱布尼茨是17世纪欧洲最伟大的科学家之一,与其他科学家和哲学家不同,身为律师的他可称为是一个人类历史上罕见的全才。实际上,莱布尼茨还可称得上是中国文化在欧洲的最早一个“大V粉丝”。

莱布尼茨对东方的中国极为感兴趣,1666年,年仅20岁的他在一篇论文《组合术》中首次提到中国的文字,到1716年去世前的最后一篇文章《论中国人的自然神学》,特别是在1697年出版的《中国近事》,是他第一部也是最有影响力的一部关于中国的著作,该书很大程度上影响了17、18两个世纪的欧洲人对中国的理解。

莱布尼茨在《中国近事》的序言中写到:

“人类最伟大的文明和最高雅的文明今天终于汇集在我们大陆的两端,即欧洲和位于地球另一端,即欧洲和中国。也许天意注定如此安排,其目的就是当这两个文明程度最高和相隔最远的民族携起手来的时候,也会把它们两者之间的所有民族都带入一种更合乎理性的生活。”

2015年6月29日,中国国务院总理李克强在布鲁塞尔出席中欧工商峰会开幕式,并发表题为《携手开创中欧关系新局面》的主旨演讲。其中,他引用了莱布尼茨在《中国近事》中的句子:

“中国人以观察见长,而我们以思考领先,正宜两好合一,互相取长补短,用一盏灯点燃另一盏灯”,

号召中欧双方为共创美好未来添砖加瓦。

位于德国慕尼黑的LRZ是莱布尼茨在350多年前预言的一个实现。

身兼世界第一PC厂商和世界第一超算提供商的联想,正在以积极奋进的商业姿态,打造着中国和欧洲远隔万里却相融共生的科技图景。返回搜狐,查看更多

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