【创业24小时】2022年11月10日
06-17
你可能看过下面这张照片： 作为“人类第一张黑洞照片”，一经发布就引起了轰动巨大的轰动。
但当问到这张照片是怎么拍出来的时候，很多人可能就不太清楚了。
照片中心的黑洞位于M87星系。
考虑到它距离数千光年，试图“描绘”它就像在地球上拍摄月球表面的可乐瓶盖一样困难。
为了达到所需的分辨率，我们甚至需要像地球一样大的望远镜。
好消息是人类实际上已经建造了这样的望远镜。
这里的关键是超长基线干涉测量（VLBI）。
通过调动分散在世界各地的射电望远镜，让它们同时观测同一个目标，然后共同处理获得的观测信号，相当于使用一个非常大的射电望远镜，孔径达到望远镜之间的距离。
理论上，这个“虚拟望远镜”的直径甚至可以超过地球的直径。
事件视界望远镜（EHT）负责这个黑洞观测计划。
天文学家利用横跨多个大陆的一系列望远镜获得了他们想要的数据。
▲ 支持事件视界望远镜项目的小型 HPC。
但如何处理望远镜获得的数据是另一个问题。
在短短五天的观察中，事件视界望远镜将生成大约 7 PB 的数据，足以填满几乎一个大硬盘。
如此大量的数据很难通过互联网传输，因此各地天文台都会将硬盘邮寄到美国麻省理工学院的海斯塔克天文台。
在那里等待很长时间的高性能计算机（HPC）将存储数千个硬盘。
这些杂乱的数据被转换成了我们后来看到的黑洞的“首张照片”。
无处不在的高性能计算 ▲ 阿塔卡马沙漠中的射电望远镜阵列 ?BABAK TAFRESHI 在视界望远镜项目中，硬件设备至关重要。
但与阿塔卡马沙漠夜空中雄伟的望远镜阵列相比，高性能计算机看起来只是一个隐藏在室内的低调柜子。
他们还负责枯燥而复杂的数据处理工作。
这使得高性能计算对我们来说更加重要。
词语常常是一个遥远的概念。
但听起来更陌生、更空灵的高性能计算，可能比那些默默伫立的射电望远镜与日常生活的联系要紧密得多。
只要将高性能计算与其实际服务的项目联系起来，就很容易理解为什么它是当今不可或缺的“基础设施”。
说到“日常生活”，最好的例子就是天气预报。
天气是如此重要，以至于两个许久不见的人开始交谈时，常常会从天气开始：“今天怎么突然下雨了？”但另一方面，天气也是“蝴蝶效应”的最好诠释——千里之外的微小触发器往往可以以连数学模型都无法预测的方式改变天气。
例如，东太平洋的拉尼娜现象将导致今年广东、福建等地出现干旱。
尽管人类可能永远无法完全理解天气，但技术进步至少让我们离这个目标更近了：多普勒雷达和气象卫星让我们对云系统有了更深入的了解；而高性能计算支持的大数据统计让预测的准确性不断提高。
借助数据科学，我们现在可以比半个世纪前的一天更准确地预测下周的降水量。
我们甚至可以明确地告诉大家，目前盘旋在菲律宾东部的2号台风“舒里奇”，很有可能会增强为超强台风，然后穿过太平洋向东移动。
数据科学的背后，自然少不了拥有强大算力的高性能计算。
高性能计算应用程序的另一个例子是电影和动画的渲染。
我去看了最近重新发行的《阿凡达》。
出色的美术设计和细致的特效创造了一个宏伟绚丽的潘多拉星球，即使在11年后仍然令人惊叹。
但如此精美的特效也意味着惊人的渲染工作量——詹姆斯·卡梅隆的团队雇佣了一台带有处理器的高性能计算机来辅助渲染，渲染工作大约花费了一年的时间。
如果使用普通PC，这部分工作将需要一万年不间断渲染。
高性能计算还支持许多重要的学术研究。
例如，去年日本学者通过目前计算能力最强大的“富岳”高性能计算机模拟了口罩的防飞沫效果；西班牙的一个研究小组还使用高性能计算机来模拟缓步动物的损伤抑制蛋白和 DNA 之间的相互作用。
功能，并发现了让缓步动物成为“最顽强的生命形式”的机制。
如今，高性能计算已成为许多行业的基础。
目前高性能计算的应用范围包括航空航天、石油勘探、气象研究、生物工程、工业设计、动画渲染、智能社会等众多领域。
可以说，任何需要计算机和计算能力的行业都会用到高性能计算。
中国高性能计算的成长史 提到“高性能计算”，您会想到哪些名字？登上算力TOP排行榜榜首的是“天河一号A”吗？还是“神威太湖之光”？也许令人惊讶的是，中国最大的高性能计算系统供应商是联想。
是的，就是你以为只生产笔记本电脑的联想。
在中国超算大会ChinaSC发布的高性能计算机TOP榜单中，联想以35台遥遥领先，其中6台进入前十。
即使在全球范围内，联想也是高性能计算领域的重要参与者：在去年11月发布的TOP高性能计算榜单中，联想入围，占据36.4%的份额。
事实上，联想早在2016年就正式成立了高性能计算（HPC）部门，进军相关研发领域。
要了解联想为何要打造高性能电脑，我们必须了解时代背景。
▲全球第一台通用计算机ENIAC 从全球第一台通用计算机“ENIAC”开始，高性能计算长期服务于前沿领域的研究。
但由于出发点不同，高性能计算机技术长期被欧美国家主导。
一个著名的故事是，20世纪80年代，中国石油工业部物探局花重金购买了一台IBM大型机。
但IBM给出的交易条件却十分苛刻：为了避免“窃取技术”，美国将机器放在一个玻璃房间里，24小时监控，进出键和开机密码都是受美国控制。
中方也必须定期提交使用日志。
在这样的环境下，独立掌握高性能计算技术就显得尤为重要。
在高性能计算的发展中，一边是以“银河”、“曙光”、“神威”系列为代表的“国家队”，一边是联想的“深圳”系列高性能电脑;前者更多地承担国家级关键任务，后者将高性能计算带入更广泛的商业用途。
2016年，联想推出了中国第一套万亿次算力服务器——神腾。
它创造性地放弃了之前向量机的发展方向，转向集群计算的技术路线，为当今的高性能计算系统奠定了结构基础。
在深腾的带领下，高性能计算集群架构迅速成为主流。
仅仅一年后，深腾于2008年研发成功，运算速度达到每秒4万亿次运算，在当年的TOP排行榜上位居第14位。
这是中国高性能计算机首次跻身前20名。
此后，联想的数据中心业务稳步扩张。
在最新财年第三季度财报中，数据中心业务收入达到2000万元。
如上所述，联想也迅速成长为高性能计算领域。
的领先品牌。
在此期间，联想高性能计算部门还完成了一系列重要任务。
例如，联想与中国载人航天工程办公室共建中国载人航天工程总体仿真实验室，承担轨道计算、仿真和航天器设计等任务，助力神舟九号与天宫一号载人交会。
对接、神舟十一号、天宫二号载人交会对接等航天任务实践。
高性能计算的未来是什么？中国科学院计算技术研究所研究员张云泉博士曾在接受采访时表示：“农业社会依靠体力，工业社会依靠机器，信息社会依靠互联网，智能社会谁能占据权力的制高点，谁就能占据社会发展的基础。
“IDC报告预测，到2020年，中国的数据总量将领先全球，每年以30%的速度快速增长。
预计到2020年，中国的数据总量将攀升至全球第一。
为了应对数据的爆发式增长，建设更多的数据中心势在必行，但在“绿色经济”背景下，政府和企业更关心的绿色节能指标不能仅是新建数据中心。
满足于高性能，还必须拥有高能效比 作为“反面教材”，目前排名TOP第一的日本“富岳”高性能计算，虽然整体性能领先，但一直被诟病。
其成本高、能耗高。
▲更好的散热系统增加了单机柜的功率极限，而立足商用领域的联想会更加注重能效比，为此，联想开发了专有的散热系统。
“波塞冬”液冷系统，采用18~50℃的去离子水作为制冷剂，通过冷板进行液冷（服务器产生的热量传导至冷板，然后由液体带走）。
如此冷却，热循环后的温水接近60℃。
热量还可以回收用于室内供暖。
结合一系列措施，“波塞冬”液冷系统可以提供数倍于传统风冷的散热效率，从而提高单机柜的功率极限。
以联想为北京大学打造的“伟明一号”高性能计算平台为例，“波塞冬”液冷系统为其节省了50%的冷却散热成本，降低了PUE值（能源总和）数据中心所有设备能耗/IT设备能耗（越接近1效率越好）控制在1.1，每年可为北大节省60万千瓦时电力▲再创新高。
联想为SURF建造的高性能计算机将建在阿姆斯特丹数据塔中 联想为荷兰学术机构SURF建造的新型高性能计算机采用联合加速、分布式存储、微通道冷却技术和“波塞冬”流体。
冷却系统实现了高效的能源利用模式，比传统冷却方式节省90%以上的能源。
当然，无论高性能计算的性能和能效有多高，都必须应用到实际项目中才能发挥作用。
是有价值的。
如果没有软件的辅助，即使是算力也无法转化为真正的价值。
据悉，“天河一号”因缺乏软件配合而长期闲置。
为了更好地实现软硬件协同，联想并没有停留在硬件提供商的角色，而是发展成为完整的解决方案提供商：联想将深度参与系统建设过程，根据实际需求设计合适的解决方案用户数。
数据中心规模提供高性能计算管理系统和可扩展的计算平台，赋予高性能计算系统更广泛的应用潜力。
随着高性能计算速度迈向每秒数百亿次运算，数据中心遍布地球表面的各个角落，我们有理由相信，未来的人们将能够把目光投向更深的太空，享受更准确的天气预报、更好的医疗服务、更生动的动画电影。
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