超算互聯(lián)網(wǎng)是一種以超級計算機(jī)和高速互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的先進(jìn)計算基礎(chǔ)設(shè)施，它以高速網(wǎng)絡(luò)連接分布各地的超算中心，聚合多個超算中心的軟硬件資源，并通過建設(shè)超算資源共享與交易平臺，支持算力、數(shù)據(jù)、軟件、應(yīng)用等資源的共享與交易，同時向用戶提供多樣化的算力服務(wù)。

楊廣文

國家超級計算無錫中心主任

新基建、東數(shù)西算等工程的實施，對于推動算力、算法、數(shù)據(jù)、應(yīng)用資源等的集約化和服務(wù)化創(chuàng)新提出了更高的要求，對構(gòu)建可提供高端算力服務(wù)的一體化先進(jìn)計算基礎(chǔ)設(shè)施提出了新的挑戰(zhàn)。

“為了解決我國超算中心運行面臨的挑戰(zhàn)，提升我國超算的應(yīng)用水平，推動超算中心從提供裸機(jī)時向提供多領(lǐng)域應(yīng)用服務(wù)轉(zhuǎn)變，構(gòu)建超算互聯(lián)網(wǎng)勢在必行。”6月22日，國家超級計算無錫中心主任楊廣文在接受科技日報記者專訪時說。

楊廣文透露，目前我國超算互聯(lián)網(wǎng)原型項目研究已取得初步成果，將于近期對外正式發(fā)布。今后，這些成果將能進(jìn)一步支持智能計算中心的互聯(lián)，并在更高層面上支持未來算力網(wǎng)的構(gòu)建與營運。

布局建設(shè)超算互聯(lián)網(wǎng)意義重大

楊廣文介紹，超算互聯(lián)網(wǎng)是一種以超級計算機(jī)和高速互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的國家級先進(jìn)計算基礎(chǔ)設(shè)施，它以高速網(wǎng)絡(luò)連接分布各地的超算中心，聚合多個超算中心的軟硬件資源，并通過建設(shè)超算資源共享與交易平臺，支持算力、數(shù)據(jù)、軟件、應(yīng)用等資源的共享與交易，同時向用戶提供多樣化的算力服務(wù)。

作為一種先進(jìn)計算基礎(chǔ)設(shè)施，超算互聯(lián)網(wǎng)將超算所提供的強大計算變?yōu)橛嬎惴?wù)，并以一種標(biāo)準(zhǔn)化的形式提供給計算服務(wù)的使用者。

“超算互聯(lián)網(wǎng)通過制定資源接入、共享、交易等標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建具備資源共享與交易能力的公益性資源平臺，可將各級超算中心、云計算企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等不同來源的算力、數(shù)據(jù)、軟件、應(yīng)用等統(tǒng)一為超算資源并整合到一起，為科研、生產(chǎn)生活等提供高效、專業(yè)的超級計算服務(wù)。”楊廣文說。

在楊廣文看來，和傳統(tǒng)的超算應(yīng)用相比，超算互聯(lián)網(wǎng)的最大特點是將提供超算算力轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┏銘?yīng)用服務(wù)，這就帶來了超算互聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用模式上的巨大改變，對超算及其應(yīng)用的發(fā)展具有相當(dāng)大的推動作用。

在清華大學(xué)副教授黃震春看來，作為一種信息基礎(chǔ)設(shè)施，超算互聯(lián)網(wǎng)起到了連接下層資源提供者與上層用戶的作用。因此，從商業(yè)運營角度來看，超算互聯(lián)網(wǎng)的核心服務(wù)平臺應(yīng)當(dāng)是一個公益平臺，在國家相關(guān)部門的支持與指導(dǎo)下應(yīng)用于超級計算服務(wù)市場。

國家超級計算無錫中心研發(fā)工程師葉躍進(jìn)認(rèn)為，在建設(shè)超算互聯(lián)網(wǎng)時，要改變超算中心分散獨立運營導(dǎo)致的算力碎片化和資源利用不均衡的局面，實現(xiàn)超算資源的互聯(lián)互通和資源共享、交易等；同時，要構(gòu)建超級計算管理及應(yīng)用平臺服務(wù)體系，提供跨域的統(tǒng)一服務(wù)策略和評價指標(biāo)，提供并行應(yīng)用軟件，以及軟件的共享與交易機(jī)制；此外，還要支持建設(shè)面向各領(lǐng)域和重點行業(yè)的應(yīng)用平臺，充分利用國家級超級計算資源，有效支持重點科研與行業(yè)用戶，引導(dǎo)、培育超級計算資源和服務(wù)的商品化和市場化，從根本上提高我國并行算法與并行軟件的研發(fā)水平，使超級計算更好地服務(wù)于科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級等。

“超算互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，將在國家層面給出實現(xiàn)全國大數(shù)據(jù)中心一體化協(xié)同創(chuàng)新的高質(zhì)量解決方案，為開啟算力經(jīng)濟(jì)時代的世紀(jì)工程提供堅實的基礎(chǔ)。”楊廣文說。

超算互聯(lián)網(wǎng)仍面臨諸多挑戰(zhàn)

“超算互聯(lián)網(wǎng)的核心目標(biāo)是確保超級計算服務(wù)實現(xiàn)從傳統(tǒng)的提供算力到提供服務(wù)的革命性轉(zhuǎn)變。”楊廣文說，只有實現(xiàn)了資源的高速互聯(lián)，各種超算資源才有可能成為一個有機(jī)整體，可能支持面向應(yīng)用領(lǐng)域的行業(yè)或者產(chǎn)業(yè)聯(lián)合體的形成，構(gòu)建應(yīng)用平臺和應(yīng)用系統(tǒng)，為應(yīng)用領(lǐng)域和相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供有效的高性能計算應(yīng)用服務(wù)。

楊廣文介紹，目前超算互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建和運營無論在技術(shù)上、人才上還是在商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)培育上都面臨著諸多挑戰(zhàn)。

從技術(shù)層面來看，超算互聯(lián)網(wǎng)仍需要通過高速網(wǎng)絡(luò)高效連接來自不同超算中心和資源提供單位的、分布異構(gòu)的超算資源，需要實現(xiàn)算力、存儲、數(shù)據(jù)等各種高性能計算資源的共享和高性能計算任務(wù)的有效調(diào)度。

從人才資源來看，超算互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建與運營涉及到高性能計算、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、并行軟件、分布式系統(tǒng)等計算機(jī)領(lǐng)域的諸多研究方向，尤其離不開以超算中心為主的超算運營管理與技術(shù)開發(fā)人才，需要具備相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)專業(yè)知識、行業(yè)經(jīng)驗的人才隊伍。

從產(chǎn)業(yè)生態(tài)來看，超算互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建于超級計算和高速網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，對相關(guān)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的依賴非常明顯，從操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件到并行應(yīng)用軟件的開發(fā)與優(yōu)化，這些都會影響到超算互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建與運營。

“在面向應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)超算服務(wù)產(chǎn)業(yè)初期和發(fā)展階段，亟須國家在產(chǎn)業(yè)政策等方面給予大力扶持，以推動具有技術(shù)和市場優(yōu)勢的企業(yè)聯(lián)盟或集群快速成長。”葉躍進(jìn)說。

建設(shè)過程中要堅持標(biāo)準(zhǔn)先行

“建設(shè)超算互聯(lián)網(wǎng)，將有效聚集超算硬件資源和專業(yè)人才，并基于超級計算系統(tǒng)研究并行軟件的開發(fā)、測試、遷移、共享和服務(wù)化技術(shù)，支持和鼓勵并行應(yīng)用軟件的開發(fā)。”楊廣文說。

黃震春認(rèn)為，在超算互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過程中，需要遵循標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)化、領(lǐng)域化等一系列原則，以保證超算互聯(lián)網(wǎng)的開放性和普適性；尤其要堅持標(biāo)準(zhǔn)先行，這既有利于超算互聯(lián)網(wǎng)的合作和推廣，又能通過成熟的標(biāo)準(zhǔn)保證系統(tǒng)的兼容、穩(wěn)定、可用，更能促進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的開放，保證超算互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展與演進(jìn)。

我國高度重視超算互聯(lián)網(wǎng)工程，并于2020年在重點研發(fā)計劃的“高性能計算”重點專項中，專門部署超算互聯(lián)網(wǎng)原型項目——國家高性能計算環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用平臺及服務(wù)體系研究與構(gòu)建，目前已在多個方面取得了重要進(jìn)展。

值得一提的是，超算互聯(lián)網(wǎng)原型項目還得到了之江實驗室的大力支持，同時也能更好地支持之江實驗室“智能計算數(shù)字反應(yīng)堆”重大項目的實施。

楊廣文介紹，超算互聯(lián)網(wǎng)原型項目可實現(xiàn)多個國家超級計算中心之間每秒千億字節(jié)的高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，聚合每秒不少于200億億次浮點運算的計算能力和1艾字節(jié)的存儲能力。目前超算互聯(lián)網(wǎng)的高速互聯(lián)采用開放式的架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可支持未來網(wǎng)絡(luò)帶寬升級和接入更多符合條件的國家級及其他各級超算中心、資源供應(yīng)商與用戶單位。

同時，超算互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)團(tuán)隊還針對核心資源網(wǎng)的超級計算系統(tǒng)，研發(fā)支撐應(yīng)用領(lǐng)域平臺構(gòu)建的技術(shù)，設(shè)計一套基于核心資源網(wǎng)的應(yīng)用平臺搭建支撐工具。

相關(guān)專家認(rèn)為，超算互聯(lián)網(wǎng)原型項目的順利實施，證明了超算互聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)上的可行性和對行業(yè)與多領(lǐng)域應(yīng)用的強大支撐能力，將為我國科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級、社會發(fā)展等提供基于超級算力的專業(yè)服務(wù)，有效帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，支撐國家相關(guān)戰(zhàn)略的順利實施。