MIC2020 | 国家超级计算广州中心主任卢宇彤：超算与人工智能融合创新发展

这是我们现在支持的应用,大家可以看到,已经不局限于传统的应用,我们支持高性能计算、云计算、大数据处理和人工智能,这两个饼图可以看到,我们的应用领域非常广,包括新能源、工业制造、大气海洋、天文、地球、物理,这些都是传统的超算应用的领域,但是像生物医药健康、智慧城市、人工智能,现在在我们的超算占比都是在不断提升,尤其是近3年提升非常快。最右边的是用户的分类,主要是高校、科研机构、企业、公共服务部门比较大的占比,特别是近年来企业的用户占比和资源利用率提升得很好。超算软件使用的门槛相对比较高,我们中心主要面向领域的应用平台,因为超算的应用领域实在太多了,我们如果把软件不做区分的话,用户用传统的高性能计算的软件界面对很多行业用户来讲,其实是比较困难的,我们搭建了面向不同领域的超算应用平台,能够很方便支持像一些领域的科学家,像一些企业的用户能够方便高效使用超算。

我们通过科学运维管理,打造了行业标杆级的应用服务体系,我们现在用户账号超过4000家,服务的用户超过30万,我们超算中心的应用既有研究型的,也有业务型的,现在国家超算中心里面支持业务级应用难度比较大,我们在超算中心里面支持各种层次的应用,我们的系统资源平均利用率超过75%,最高超过90%,每天有超过4万个作业在中心运行。我们的超算中心经过这几年的发展,已经实现良性运转,我们每年应用服务的收益已经过亿,过去4年已经过亿了,实际上我们国家为止唯一一个没有政府补贴的超算中心,应该说我们通过自己的努力,应用和研发并举,走出了一条自主创新具有中国特色的超算中心的发展之路。大家熟知的六连冠是根据机器性能来排名的,这是最具应用影响力的排行榜,我们排名第五,前四个都是美国的国家实验室,应该说这几年广州中心的应用取得非常大的成效。还有一方面,在广东省湾区包括中国随着经济的发展,科技的发展,超算应用的需求非常旺盛。

超算中心主要面向前沿基础科学的研究,我们在大气、海洋、能源、材料、电子信息等方面做了很多超算应用的支持。我们还面向国家重大战略工程,支持了航空航天、高铁、水利工程、核电等等的应用。第三个方面是面向区域的地方经济社会的发展,助力智慧城市的建设,支撑大数据产业、支撑人工智能的产业发展,支持数字经济的发展。

我们超算中心大家一直也问,广州超算怎么做到支持大科学、大工程、新产业?这三个要在一个平台上支持,所以这个关键技术是面向领域的应用平台,突破超算应用平台技术,搭建复杂的超算系统和多目标、多类型应用之间的桥梁,我们有一个整体的超算融合应用支撑平台,这个平台是我们超算中心自主研发的大数据、人工智能融合应该的环境,我们把所有的面向不同领域的应用平台集成到这个平台上,覆盖的领域包括大气海洋环境、新材料与新能源、生物医药健康、大数据处理、人工智能和智慧城市的应用。

这个平台软件的建设,我们已经投入使用,边使用边完善的过程,我们的用户尤其是行业用户还有领域科学家也给了我们很多反馈,让我们不断优化应用环境,这是挂在互联网通过云计算的新模式使用超算的,我们也是国家高性能应用软件中心,也是大数据创新的工程中心。

我用一点时间给大家介绍我们中心的典型应用案例,案例实在太多了,我在各个领域选1-2个案例给大家分享一下。在天河二号我们有很多自主研发的软件和模型,比如说这个新一代多尺度的海洋模型是和我们中大大气学院合作研究的,这个模型可以支持25分钟完成全球未来10天的海洋模拟,也是国际上首次耦合南北极海冰及海洋因素全面监测气候变化带来的环境影响,这个模型是自主研发的,已经在国家气象局和气候中心推广。

后面两个是业务系统,国家气候中心中短期的气候预测系统在天河二号上运行,每个月运行一次,滚动做气候预报,在天河二号上4小时可以完成未来半年的气候预测,这些预测报告都是反馈给中央做第二年或者下半年的决策,为我国防灾减灾提供一些科学依据。

后面我要着重介绍的是,广东省广州市气象预报的业务系统在我们超算中心上运行,大家在电视台或者地铁的大屏上看到的,我们在天河二号的支持上,使广州市气象局成为国内唯一一个可以实现1公里模式业务级运行的气象局,现在广州市的区域高精度的天气预报在国内走在前列。1公里的高分辨率天气预报在天河二号上每10分钟预报一次,可以准确预报到大学城明天上午10点是否下雨,雨量是什么样的,下多长时间的雨,这个需要很大的计算量和IO吞吐能力,只有天河二号可以完成。在国际上也是领先的,国际上只有英国的气象局可以做1公里的天气预报,我们这个除了做日常的预报以外,对一些极端的天气比如说准确预测“山竹”、“天鸽”登陆的路径和对天气的影响。

在天河二号上我们实现了很多世界第一,我们也实现了国际上最大规模的地震模拟应用,使用168万个处理器,这些都是做科学研究的,其实我们在城市建筑灾害模拟方面,百万数量级的建筑群精细仿真碰到灾害、地震,一个城市的建筑群到底有什么样的影响,我们10分钟之内可以做完精细的仿真。有很多应用研究成果已经应用在珠三角的城际轨道、深圳地铁、长沙地铁、广州金融城地下空间等大型工程项目里面都有天河二号模拟的设计结果。

我们在国家战略工程和装备制造上,我们依托天河二号搭建应用服务平台,大飞机C919全机模拟的时间在天河二号上只要6天,过去是两年,所以天河二号为大飞机的试飞和落地起到非常重要的作用。包括核电站的设计都用到天河二号,主要极大缩短设计的周期,还有高铁,高铁我们不但做外型的设计,这是兰新线,要建一个百里的挡风墙,整个设计在天河二号上完成的。像新能源、新材料、石墨烯等等,这些材料的设计最开始是尖端科学的研究,比如说这些研究团队依托天河二号发表了《自然》上高水平的文章,背后都有产业转化的可能性,也有很多在路上,现在在做新材料的研发和产业成果的转化。

我们还支持全国最大的能源企业风能企业,它构建了整个风光能一体化全生命周期的管理平台,这上面已经走出国门,我们支持3年多,它的业务规模依托天河二号可以不断扩大,现在服务全球十多个国家,有2000多个风场的项目评估在天河二号上,每年可以节约20亿的产值。在新产业的应用和传统产业的转型升级,我们和广船、广汽有非常好的合作,广船前几年整个全球船舶的市场不是非常景气,依托天河二号的模拟和欧洲的船厂竞争中屡次胜出,广汽集团和我们合作,广汽集团依托我们超算中心建立全球一张办公桌,疫情期间广汽的设计师们不能到办公室上班,但是借助互联网可以登录到超算中心,还可以照样完成设计,现在是多级的设计平台和环境,可以利用超算中心的资源,也可以利用广汽自己需要的数据和设计模型,今年完成了3款车型的设计,在传统产业的转型升级上,依托超算可以做出很好的成果。

（编辑：应用网_阳江站长网）

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