高性能计算机：成算在心

对于大多数的用户，HPC(高性能计算)并不是一个好理解的概念。直观的印象大多来自美国好莱坞的电影，比如《Blade Runner》(银翼杀手)，也或者是当年将国际象棋大师卡斯帕罗夫“挑落马下”的“深蓝”。但更多人的认识则会长期陷入认识的误区：提起高性能计算，人们首先会想到用于尖端科学计算的高性能计算机。实际上，90%的高性能计算机用途是非科学计算的数据处理、事务处理和信息服务，它早已不是象牙塔里的阳春白雪。　　无处不在的应用　　生物、信息、电子商务、金融、保险这些与消费者息息相关的产业的背后都有着HPC的身影，比如，高性能计算可用于鞋垫的设计，通过计算可设计出最舒适最合脚的款式。 国内的比亚迪公司已经在汽车的设计上大量使用高性能计算，通过计算模拟汽车的碰撞所受到的压力，可能对汽车产生的影响等，从而为汽车提供最终的检验成果。　　超级计算机还可用于基因的研究，结合现在的基因测序成果，高性能计算机可将个人进行基因测序的时间成本、人力成本大大降低，从而轻松为个人进行基因测序分析，了解每个人的基因特征。在天气预报、台风预报等大量预报工作中，超级计算机将大大提高预报的准确率。同时，它也是传统产业(包括制造业)实现技术改造、提高生产率——“电子生产率”(e-productivity)和竞争力的重要工具。正因为应用广泛，它已经变成了一门热门的生意。　　在国外，人们更习惯将HPC描述成“高性能计算机和机群”，也就是说计算机系统是由多个处理机(通常是大批量生产的)连接成的一个系统。通常，计算能力在每秒万亿次区域之上的计算机系统被认为是HPC计算机。一个HPC机群通常会提供超强的性能，因为计算任务被分派到了机群中的不同节点。　　运行在HPC系统上的应用通常都是一些任务量重的研究和实验，包括事务处理、数据仓库、计算流体动力学、虚拟原型测试等等。聚类技术未来的发展也很程度上地倚赖了HPC技术。　　不仅于此，基于HPC平台，人们其实可以做得更多。这方面国外很多公司已经做出了很多的尝试。壳牌石油公司通过全球内部网和高性能服务器收集员工的创新建议，加以集中处理。其中产生了一种激光探测地下油床的新技术，为该公司发现了3亿桶原油。在设计领域，好利威尔公司和通用电气公司用网络将全球各地设计中心的服务器和贵重设备连于一体，以便于工程师和客户共同设计产品，设计时间可缩短100倍。对很多大型企业来说，采购成本是总成本的重要组成部分。福特用高性能计算机构造了一个网上集市，通过网络连到它的3万多个供货商。这种网上采购不仅能降低价格，减少采购费用，还能缩短采购时间。福特估计这样做大约能节省80亿美元的采购成本。当然，这些庞大计划的基础都是HPC在做技术支撑。　　商业化路径　　美国一直是世界上最重视高性能计算机、投入最多和受益最大的国家，其研究也领先于世界，在其身后德国、日本、中国组成了第二阵营，产品各有优势，也都具有相当的实力。在刚刚于2009年6月公布的HPC TOP500榜单中，前十名中美国独占八席，运算能力达到1.1千万亿次的走鹃(Roadrunner)高性能计算机再次蝉联了世界第一的宝座，中国曙光的曙光5000A计算能力为230万亿次/秒，位列第15名。　　虽然在绝对数字上，中国的高性能计算机与国际先进水平存在不小的差距，但是这丝毫不影响国内商业的开发，这其中重要的标志就是国内超算中心(高性能计算中心的简称)建设已经遍地开花。[page]　　2009年5月，科技部正式批复同意在深圳建设国家超算中心，国家将投资2亿元，深圳市将根据项目需要配套投资数亿元，其计算能力将达到千万亿次，成为“走鹃”、“捷豹”之后，世界上第三个达到千万亿次计算能力的超算中心。　　而在此之前，国内最早的上海超算中心刚刚在6月底完成升级，代号“魔方”的曙光5000高性能计算机取代了5年前上线的“十万亿次机”。魔方拥有6600个四核AMD芯片，峰值运算速度达每秒230万亿次。成立于2000年12月的超算中心，目前已经为37个省市自治区超过3000个项目提供服务，收费金额达到每小时10万元(通常按照具体项目结算，此处取平均值)，目前其业务已经预订到了今年的10月。　　在未来的几年中，受政府行为和市场需求的双重推动，高性能计算机正在向着更高的性能目标迈进。据悉，包括武汉、成都、天津等众多城市都在积极建设能够辐射周边的超算中心。在某种程度上，这甚至成为了中国城市之间一场新的竞赛。不过，对于市场旺盛的需求，这又未尝不是一件好事呢？　　全球高性能计算机排名(2009年6月)　　国家　　美国DOE/NNSA/LANL IBM　　美国Oak Ridge National Laboratory Cray Inc。　　德国Forschungszentrum Juelich (FZJ) IBM　　美国NASA/Ames Research Center/NAS SGI　　美国DOE/NNSA/LLNL IBM　　美国National Institute for Computational Sciences/University of Tennessee Cray Inc。　　美国Argonne National Laboratory IBM　　美国Texas Advanced Computing Center/Univ. of Texas Sun Microsystems　　美国DOE/NNSA/LLNL IBM　　德国Forschungszentrum Juelich (FZJ) Bull SA　　中国上海超算中心 浪潮