從計算機焦慮到計算焦慮：超算云服務正應時

浙江大學研究員王海鷗長期從事湍流燃燒的基礎和應用研究，這項研究需要借助超級計算機，揭示工業燃燒裝置中湍流燃燒的復雜規律。

盡管如此，王海鷗并不必泡在實驗室，也能隨時隨地開展科研工作。在澳大利亞新南威爾士大學從事博士后工作期間，他曾一次在藍山國家公園徒步過程中，設計了一個燃燒算例，并且遠程提交了任務。這個算例生成了很多寶貴的數據，相關的成果也發表在領域的重要期刊上。

“只要有一臺隨身攜帶的筆記本電腦，就可以遠程操作世界范圍內的超級計算機。”王海鷗告訴《中國科學報》，他所在的團隊每年用的計算資源，除了其實驗室搭建的計算機集群，還包括坐落在全國各地的國家超算中心的超級計算機。

“運籌帷幄之中，決勝千里之外。”像王海鷗這樣的科技工作者之所以能夠用一臺筆記本就能號令“千軍萬馬”的超算資源，超算云平臺功不可沒。

從“計算機焦慮”到“計算焦慮”

5月30日，在第6個“全國科技工作者日”到來之際，我國超算云服務的龍頭企業并行科技繼續開展“530并行日”活動，以百萬核時贈予、產學研聯動等形式“助力科技強國，讓計算更簡單”。

今年的全國科技工作者日主題為“創新爭先，自立自強”。對于許多科技工作者而言，要做“自立自強”的研究，首先要有計算資源的“自給自足”。但是，放眼近現代科技史，實現這一點并不容易。

中國的科技工作者，曾經得過嚴重的“計算機焦慮癥”。

誰能想到，中國的第一代核潛艇的設計和計算任務，是靠著算盤、計算尺和僅有的一臺手搖計算機一點點算出來的？

中國核潛艇的“拓荒牛”、中國工程院院士彭士祿曾回憶說：“那時沒有電腦，僅有一臺手搖計算機，大家就拉計算尺、打算盤，那么多的數據都是靠這些工具沒日沒夜地算出來的。”

僅靠算盤、計算尺，加上一臺手搖計算機，彭士祿和“中國核潛艇之父”黃旭華等科研人員計算了十余萬組數據，成功確定了100多個參數。黃旭華院士的家里，至今仍珍藏著的一把曾陪伴他無數個日夜的“前進”牌算盤。

即便后來有計算機可用，用計算機的苦，科技工作者們也品嘗過不少。

1972年，我國著名流體力學家、中科院院士童秉綱被派去沈陽一個航空工廠的設計科，從事空氣動力學方面的研究。當時，沈陽工廠引進了一臺計算機，但這臺計算機運行非常不穩定，經常一不小心幾個小時的運算數據就全毀了。

童秉綱只能安排在后半夜上機，出于對運算的擔心，他常常后半夜不能睡覺。長期超負荷工作損耗著他的身體，以至于“走起路來頭重腳輕”。

后來，我國計算機事業逐漸起步、騰飛，科技工作者逐步用上了好用的國產超級計算機。從“功勛機”109丙機到100系列，從銀河-I巨型機到“曙光一號”，從各地各大高校建設的地方超算到8座超算中心，我國逐漸治好了“計算機焦慮癥”。

但是，科技工作者們的“計算焦慮”還沒有根治。

超算云登上歷史舞臺

據科技部2020年的官方統計，我國研發人員達到710多萬，規模世界第一。在計算科學和數據探索逐步成為科學研究的主要范式的今天，越來越多的科技工作者需要大規模計算機乃至超級計算機來處理科學數據。然而，由于各超算中心在資源配置、互聯互通等方面的掣肘，科技工作者的“計算焦慮”仍待進一步紓解。

如何讓“僧多粥少”的超算以更高效的方式傳遞到科技工作者的手中？

文章開頭的王海鷗用“一支穿云箭”調用超算“千軍萬馬”的方式，就是一種出色的解決方案——超算算力在“云端”，用戶付費購買所需，超算云服務商負責借助各類技術手段調用合適的計算資源以匹配應用。

這種超算云服務的形式，已經在海外走通了解決“僧多粥少”問題的路徑。近年來，以超算云服務提供計算資源的形式也在國內流行開來。

比如，并行科技作為超算云服務商，聚合國家超算廣州中心、國家超算長沙中心、國家超算無錫中心、中科院超算中心、北京超級云計算中心等20多家大型超算中心的全部或部分機群，組成算力資源池，通過計算調度，這些算力資源就可以按類型、按規模通過超算云接入科技工作者的電腦。

B端用戶的感受更為明顯，因為對于企業研發而言，“在商言商”式的算力服務更貼合所需。可以說，超算服務商業化——服務更多元、貼心，用戶更省心、高效，是“讓計算更簡單”的有效途徑之一。

“適創科技”是一個原生的云上應用軟件提供商，主要面向制造行業提供軟件模擬和仿真，它在開發軟件的第一天就要在云上使用。適創科技創始人郭志鵬告訴《中國科學報》，并行科技提供商業化的超算云服務，能把適創科技所有跟底層計算資源有關的事情全攬下。

以基于工業互聯網的多物理場仿真分析云平臺“智鑄超云”為例。智鑄超云不僅有著并行算法和超算硬件的優勢，較其他產品在同等網格規模計算時，效率直接提升一個數量級。同時，該云平臺開創性地實現了多任務并行，可以同時對多個設計方案進行模擬仿真，設計效率提升10倍以上，設計周期至少縮短70%。

作為一款云端的CAE仿真平臺，智鑄超云針對中小企業的痛點，讓用戶無需專門的硬件和軟件投入，隨時隨地都可以跨平臺使用模擬仿真服務。郭志鵬介紹說，在此情況下，制造行業的終端用戶需要開展相關仿真業務時，直接訪問適創的服務界面就可以了。至于背后有哪些算力支撐，終端用戶無感——這正是合理的社會分工。

當下，一些云計算企業如華為云、阿里云、騰訊云等也開始推出超算云的服務形態，將超算云服務推上歷史舞臺。

并行科技創始人兼 CEO 陳健告訴《中國科學報》，與傳統超算服務相比，超算云服務具有更大的計算資源靈活性。這在在追求極致性能的尖端超算領域可能并不明顯，但在通用超算和業務型算力需求方面，超算云服務的靈活擴展性就顯得更加友好。

陳健介紹說，新冠疫情暴發以來，全國科研機構和人員緊急投入疫情防控相關研究工作。在“戰疫”中，龐大的數據分析和計算工作需要靈活的算力支撐。聚合了國內多家超算中心計算資源的并行科技，通過7×24小時的超算云服務，為多家院校、科研機構提供免費的超算資源，有力保障了相應研究的順利展開。據了解，類似的服務還先后支持過“嫦娥”系列探月工程及“天問一號”中國首次火星探測任務。

“東數西算”為超算云服務添把火

今年，為解決算力資源分配不均、計算服務供需不平衡、算力類型多樣難匹配等現實難題，國家層面實施了“東數西算”超級工程。

“東數西算”核心目標之一是助推國家算力樞紐節點資源的優化配置，這其實也為超算中心的建設運維指明了方向：各地要嚴格根據不同區域、不同行業用戶的實際情況和需求，因地制宜地建設運營超算中心，而不應頭腦發熱，盲目上馬、重復造輪子。

可以說，這是超算云服務形態的重大利好。

仍以并行科技為例，作為新三板創新層的“東數西算”算力運營第一股，并行科技以“為科研和企業用戶提供安全、易用、高性價比的超算服務”的主營業務，2021年在報告期內實現營收2.2億元，同比增長79.52%，業績顯示持續處于高增長期。此外，并行科技還在同期發布的員工股票期權激勵計劃中約定，未來三年行權條件為營業收入年復合增長 50%。

這顯示了國內超算云服務的成長性和可持續性。而“東數西算”對算力資源綠色、高效的種種要求，也無形中為超算云服務添了把火。對于科技工作者而言，超算云服務業態越成熟，得到的算力服務越專業，也更利于科技創新工作開展。