打造高性能計算，聯想與英特爾如何攜手點亮數字經濟加速度？_風聞
脑极体-脑极体官方账号-从技术协同到产业革命，从智能密钥到已知尽头2021-09-30 19:14
高性能計算的原理，是將計算機和服務器聚合在一起，通過集羣式並行工作提高處理速度，因為計算能力強大，可以幫助人類探索科學、工程和商業領域的一些世界最大計算問題的答案。
舉個例子，DNA測序需要比對成千上萬個鹼基對，天氣預報需要融合幾十個維度的數據，石油天然氣勘探需要進行空間分析和建模，對於任何單一計算機來説都負荷太大了，有了高性能計算，就可以應對這些大型複雜的任務挑戰。
所以近些年，高性能計算越來越成為衡量企業、研究機構乃至一個國家高科技水平的重要標誌。根據Hyperion研究，到2022年，全球高性能計算HPC市場預計將達到440億美元。
高性能計算逐漸為更多行業所青睞，而作為數字經濟的底座，發展中國高性能計算產業的呼聲也越來越高，一些先知先覺的計算企業開始着手佈局中國高性能計算產業。
比如聯想，2001年起進軍高性能服務器領域，是最早針對高等院校和科研院所進行產品開發與市場拓展的廠商，在高性能計算領域積累了大量成果。在國際組織“TOP500”公佈的最新全球高性能計算機TOP500榜單中，聯想製造的高性能計算機佔據184台，以36.8%的總體份額，連續第七次名列全球高性能計算提供商份額第一名。在前不久的第七屆聯想創新科技大會（Lenovo Tech World 2021）上，聯想基礎設施方案業務集團（ISG）發佈了最新的《聯想高性能計算解決方案白皮書》，為高性能計算進一步走進產業應用，畫下了完整的路線圖。比如聯想的戰略合作伙伴英特爾，從算力角度來講，面向多元化架構快速發展，通過異構的方式來去解決用户不同算力上的需求，支持更多的工作負載，更豐富的場景，滿足更多的用户需求，迎來更大的市場。
高性能計算的發展現狀如何？行業應用有哪些具體指標？讓我們從白皮書中來窺視中國高性能計算的路線圖，你可能會發現，聯想的進擊也是中國計算產業的進擊，是一場與我們每個人日常生活息息相關的技術躍遷。
大國重器：高性能計算的啓航
“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”，這句話用來形容高性能計算近些年來的變化，倒也貼切。以往高性能計算主要應用在科研領域，用來模擬一些複雜的物理現象，比如天氣、流體動力、分子相互作用、天體計算等等，聽起來神秘又陌生。
現在，高性能計算也開始廣泛應用於工業，比如用於設計新產品、模擬測試方案，減少新產品開發的時間；用於媒體和娛樂，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；還可以與AI機器學習相結合，用於檢測信用卡欺詐，訓練自動駕駛汽車，進行糖尿病、癌症等疾病的診斷篩查。是不是立馬就覺得親切起來了？
隨着物聯網（IoT）、人工智能（AI）和三維成像等技術的發展，許多企業和組織需要處理的數據規模都在呈指數級增長，高性能計算未來還有更大的增長空間，是當之無愧的大國重器。
而一個優秀的HPC集羣，往往需要以下幾個特徵：
1.領先性能，需要基於最新的處理器、存儲和網絡技術，滿足業務所需的容量和性能要求；
2.建設經驗。高性能計算的服務提供商應該具備為各種行業客户提供HPC負載的實踐經驗，從而保持業務高峯期的穩定性；
3.系統性交付。要以最大性能運行，高性能計算必須讓存儲、網絡、計算等各個組件一起無縫運行，如果組件之間彼此跟不上，整個HPC基礎設施的性能也將受到影響，所以高性能計算的交付不僅需要軟硬件設備，還需要從系統層到應用軟件層的全面解決方案和技術服務，來為應用效果保駕護航。
這也是為什麼在高性能計算產業擁有一席之地的，基本都是頭部服務器、計算廠商，具備系統性創新實力的企業，才具備打造“大國重器”的可能性。
大國工匠：聯想+英特爾鑄就數字時代計算利刃
大國重器，自然要能在關鍵領域裏發揮千鈞之力。在《聯想高性能計算解決方案白皮書》中，着重提到了教育、生物醫藥、石油勘探重點領域。高性能計算已經在千行百業中發揮其優勢，我們不妨從重工業石油勘探入手，看看工匠聯想是如何為石油行業淬鍊出數字時代的一把計算利刃。
隨着石油資源越來越少，石油開採也需要前往更復雜的地質環境，比如山區，而通過地震波法勘探收集到的數據容量通常都是TB級別，要在最短時間內完成計算，獲得最佳的勘探效益，就依賴於複雜的模型和計算集羣支持，以往只能使用超級計算機完成，而高性能計算解的出現就提供了一種新選擇。
以石油解決方案為例，高性能計算在賦能石油行業時，主要具備五種特質：
1.性能優異。使用性能高、價格便宜的計算機集羣系統，能夠滿足各種運算量極大的特殊數據處理算法需求，降低計算成本。聯想基於第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器的解決方案，就藉助核心架構、內存帶寬等方面的創新，增強了高性能計算系統的靈活性、功能性和互操作性，從而可以為科學探索、商業洞察等任務輸出更優平台性能。
3.存儲效率。大量採集回來的數據需要被存儲起來，這也迫使企業的計算環境以服務器為中心轉變成存儲為中心。為此，聯想設計了大容量高I/O吞吐率的系列存儲產品DSS-D/DSS-G，高達28PB的存儲容量、單集羣高達400GB/s的I/O吞吐率、內置IBMGPFS分佈式文件系統等，可以滿足海量數據存儲、處理的高性價比與高可靠性。
4.AI技術。將新的CPU、GPU產品引入高性能計算，能夠讓AI智能計算等能力被應用到行業當中。比如聯想就與英特爾合作，將全新的第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器引入HPC集羣。作為一款數據中心級 CPU，該處理器針對多種工作負載類型和性能水平進行了優化，無論處於何處，都能快速處理大規模數據，可以滿足一系列高性能計算的任務需求。同時，第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器還對人工智能進行了集成加速，讓生物醫藥、金融、製造等產業能夠藉助高性能計算，更加快速輕鬆地打造並部署智能模型。
5.系統軟件。產業應用需要簡單易用的管理工具，聯想研發的LiCO高性能計算平台就在地震處理系統中承擔着豐富的集羣管理功能，包括集羣管理和監控功能；集羣資源管理和作業調度功能；用户和賬户管理功能；集羣系統監控功能等，大大降低了產業側的管理和運維難度。
從硬件到軟件，聯想通過大量創新性研發，突破一大批高性能服務器的關鍵核心技術，從而打造出了支撐石油行業個性化需求的解決方案。不僅在石油領域，科學計算、城市管理、人工智能開發等產業中，聯想的高性能基礎設施也在發揮計算價值，助力實體經濟的數字化轉型，推動中國產業的高質量發展進入新階段。
高性能計算帶來超強算力的同時，也帶來了更多的能耗。在國家碳中和、碳達峯的大環境下，高性能計算的建設也要充分考慮能耗。聯想正在努力使高性能計算同時具備低碳和超強算力。其中值得一提的是聯想的温水水冷技術：
聯想獨創的温水水冷技術利用純水或去離子水作為冷媒（安全、環保、維護成本低），採用間接冷板式液冷方式對服務器進行冷卻。通過減少對空調和系統風扇的需求，對比數據中心平均PUE1.9的普通的風冷系統，聯想能將算力平台PUE值降至1.1以內，節約42%的能耗。同時可以利用散熱温升後至60°的回水，進行有效餘熱再利用。使得能源有效再利用效率（ERE）和節能減排達到業界領先水平，大幅度降低計算所產生的能耗成本，以打造覆蓋全行業的綠色低碳的智能基礎設施解決方案。
《聯想高性能計算解決方案白皮書》中介紹，截至2020年，聯想先後為數萬個用户成功實施了高性能機羣，兩次承擔了中國科學院網絡計算中心主節點的建設任務。聯想幫助北京大學打造國內首個温水水冷高性能計算平台“未名一號”，PUE值達到1.1，居於國內領先水平，節省了50%的製冷散熱成本，每年為北京大學節省60萬度電。
聯想為北京市氣象局打造的温水水冷高性能計算系統，在大幅提高北京氣象局核心業務計算能力近20倍的情況之下，通過温水水冷節點、行間空調、微模塊等新技術，大大降低了系統運營成本，一年減少用電近200萬度，為客户節省電耗30%。
大國情懷：計算產業中的合作哲學
一直以來，高性能計算都被看作是服務器廠商研發能力的體現。但僅有技術上的突破和成果，就足夠了嗎？在與多個傳統行業的交流中，不少管理者和IT人員都表達過類似的顧慮：根據行業特性需要定製化方案，現有人員無法滿足快速增長數字化需求……
在千行百業的數字化轉型升級過程中，算力是基礎，但自身的IT團隊未必具備用好“屠龍劍”的能力，造成不必要的浪費。對這些企業來説，除了優秀的軟硬件產品，更難得的是共同奮鬥、長期服務的意願和能力。
為此，聯想也將合作哲學帶入了計算產業，主要體現在三個方面：
把產業當朋友，化繁為簡：《聯想高性能計算解決方案白皮書》中提到，前期聯想會和客户進行充分地溝通和交流，瞭解客户的需求和想法，同時基於自身的產業實踐經驗，為客户提供最佳實踐的方法論和建議。高性能計算集羣的硬件和服務下單後，聯想會安排一個或者多個實施工程師到達客户數據中心，完成實施服務。產業夥伴不需要花費大量的時間去學習集羣知識、維護系統，通過實施工程師的豐富經驗就能快速上手。在Lenovo Tech World 2021，聯想更是發佈了TruScale服務品牌，把硬件、軟件、服務分散採購，設計、建設、運維分段實施的傳統模式，整合成了一站全包服務，讓傳統行業的數字化轉型更加輕鬆便捷。
把客户當朋友，一起“過日子”：在服務產業過程中，必然會遇到各種各樣的需求，聯想的態度是和產業夥伴“過日子”，與客户站在一起解決問題。比如前不久受水災影響，鄭州一家銀行的數據中心宕機了，為了避免影響市民的正常交易，聯想的兩位工程師，一位負責划船，一位負責揹着備件涉水而過，走了兩個多小時到客户數據中心，順利重啓系統。這種長期服務的精神，也讓很多客户有了跟聯想“一生一世”的意願。
把合作伙伴當朋友，掘金“新IT”：數字經濟的機遇面前，聯想通過與全球戰略合作伙伴英特爾、ISV合作伙伴、上下游廠商等聯合創新，不斷推動高性能計算產業的產品創新、服務創新、模式創新，讓細分垂直場景也能高效地引入新計算集羣來賦能業務發展。
得益於英特爾數十年的創新，第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器針對雲、人工智能、企業、高性能計算、網絡、安全和物聯網等多種工作負載類型和性能水平進行了優化，可以加速高性能計算、人工智能、大數據分析等應用，為各行業構建靈活高效平台，加速產業數智化變革的進程。
比如在某南方醫院中，聯想為其構建了將近一個億的整體系統，其中慢性病管理使用的手環、監測儀器，醫院的服務器、存儲、雲平台軟件、各種各樣的終端，均由聯想提供，聯想的生態合作伙伴英特爾也參與其中，共同打造更完整、符合業務場景的行業個性化解決方案。
第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器，連同英特爾的連接、存儲和軟件產品以及 oneAPI 跨架構工具，形成的產品組合能夠提供強大而靈活的解決方案，讓行業客户的傳輸更快、存儲更多、計算更廣。另外，全新第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器也在核心架構上創新，更高的內存帶寬和配置靈活性，帶來出色性能，為多雲架構的無縫協作奠定了基礎，可以滿足產業客户對多雲的需求。
聯想的合作哲學也展現出一個事實，計算領域的競爭不僅僅是產品的競爭，還是生態和系統的競爭，唯有如此才能讓產業享受到最優質的服務。聯想的長期陪伴，也是對產業最長情的告白。
大國進擊：開啓智能加速時刻
聯想的高性能計算實力，正在得到更多夥伴的認可，成為數字經濟的關鍵支撐。觀察聯想的佈局與動作，會發現高性能計算正好踩在智能加速的時間點上。英特爾作為戰略合作伙伴，也運用自身的創新技術給予無遺餘力的支持。
我們都知道AI為核心的智能技術會給國民經濟帶來提質增效的重要價值，而公開數據顯示，目前AI的產業滲透率還不到10%。阻撓在智能技術和產業升級之間的，正是算力這把鑰匙。
用算力開啓智能加速時刻，聯想至少扮演了三種角色：
1.救火隊。隨着智能城市、智慧產業的項目推進，各類傳感器等數據生成設備越來越多，一些領域的數據量、數據更新頻次無限增長，已經到了不堪重負的階段，需要聯想高性能計算作為救火隊員，快速解決這些領域的數據爆炸之困。
2.佈道師。AI產業化應用後，越來越多的企業和組織需要高性能計算來支撐AI訓練、AI計算，HPC服務商也是智能時代的佈道師，通過極致算力、專業服務，讓AI能夠轉化為企業、城市、國家的優勢競爭力，奠定先發優勢。
3.護衞者。對於計算產業來説，還要確保數據資產的安全與穩健，高可靠性的數字基礎設施、自主研發的核心技術等現實需求，也在推動IT產業不斷迭代，聯想這樣的高性能計算基礎設施提供商更承擔着護衞數字經濟長期發展的重要角色。
總體而言，聯想為中國高性能計算產業貢獻了獨一無二的探索和方案，這也是科技企業的社會責任所在，在充滿不確定性的時代，能夠不斷出發、不斷探尋、不斷擁抱新技術，最終為世界找到一個確定性的價值和答案。
當高性能計算登上時代舞台，聯想也成為數字經濟與實體經濟緊密結合的助推器，找到了開啓自身增長的那把時代之鑰。
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