作者:赵广立 来源: 中国科学报 发布时间:2019-7-18
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国家超算深圳中心主任冯圣中:
评价高性能计算机需要新基准

冯圣中

 

■本报记者 赵广立

随着最新一期全球超算TOP500排行榜发布,以及美国商务部将中国两家与超算研制相关单位列入“实体名单”,超级计算机领域的热点不断。同时,人工智能(AI)与高性能计算机(HPC)的融合发展也备受业界关注。就此,国家超级计算深圳中心主任冯圣中近日接受了《中国科学报》专访,就相关热点问题发表观点。

谈融合:AI发展给HPC提出新要求

《中国科学报》:现在人们都在热议HPC和AI的融合发展。您怎么看待二者的融合?

冯圣中:AI近年来取得重大成就,HPC所代表的计算力功不可没。我经常用巧妇、米、火比喻AI算法、大数据、超算三者的关系。如果AI算法是巧妇,没有超算这把火,也做不成饭。

《中国科学报》:从另外的角度来说,AI有没有像传统的数值计算不断向HPC提出新的要求那样,给HPC提出新的问题和需求?

冯圣中:我认为是有的,这要从AI的目标说起。

我们希望计算机变得智能,AI代表着一个方向。但其实大脑就是一个非常先进的智能体,相比大脑,AI只是初级智能。而大脑除了智能,还有一点是当前的计算机比不上的——能耗。

大脑以20瓦的功耗实现了10 POPs神经元突触的操作,这个计算能力很厉害。比如我们互相见一面,数据量很小,但大脑就能够识别、记住。而如果不给计算机大量的数据,它无法做到这一点。不仅如此,如今HPC还无法达到人脑一样的能效层次。

未来AI应用可能无处不在,但如果仍然沿用这样能效的HPC的话,要让AI“赋能万物”无疑意味着巨大的能耗。因此,AI对HPC提出的一个新的要求,就是能效比提高1000倍、10000倍,这个挑战难度非常大,可能需要未来10~20年去实现。

国科学报》:除了能效,还有哪些方面?

冯圣中:除了能效问题,还有算法设计、AI芯片等不少问题。我们现在还不能用超级计算机模拟大脑的认知能力。未来AI要实现高级智能,需要类脑计算。类脑计算如何实现?未来HPC如何设计?如何利用小数据实现现在超算大数据能够达到的效果?这些都很难,超算领域也在努力。

另外,现在很多企业在做AI芯片,AI芯片本质上是一种加速器。如何在成本不变的情况下,使HPC的计算能力至少提升10倍、100倍?这也是AI发展带来的新问题、新需求。

谈基准:不能把TOP500排名当成唯一尺子

《中国科学报》:我们看到一组数据,HPC在数据分析与机器学习领域的应用比例正逐年提高,到2017年已经提升到56%了。也就是说,过去高性能计算机主要用于科学计算,现在的高性能计算机已大量用于大数据和机器学习。这背后说明什么?

冯圣中:我看到过你说的这组数据。不过,有时候,人们在谈论科学计算的时候,可能所指的是数值计算方法,有时候又是指的应用领域。正如你说,大数据和机器学习发展很快、应用很广。这是对的,比如气象预报这类科学计算领域,也可能在用机器学习或大数据的方法。

那组数据统计说传统的科学计算只占HPC应用的10%左右,这应该代表的是传统的数值模拟方法。

《中国科学报》:这样就衍生出一个新问题,现在世界最快的500台超算,都是用Linpack测试来评定的,这种评测方法有其天然优势,但它并没有对未来HPC向与AI应用融合的方向上倾斜。那么未来评价全球超算TOP500的标准是不是要改变了?

冯圣中:这是个很重要的问题,这也是为什么我们要一分为二地来看这个排名。首先不能把这个排名看成唯一的一把尺子,这样有失偏颇。拿不同两台机器进行比较,就好像小猫和小狗比赛:比跑得快,小猫吃亏;但比爬树,小狗比不了。同样的道理,用一个标准来衡量所有机器是不妥当的。要有新的基准来衡量新的技术。我们也在推动这方面的发展,找到新的测试基准。

谈发展:仍要提高超算应用能力

《中国科学报》:深圳超算跟高校、科研机构互动很多。能否简单介绍一下您了解的高校利用超算的情况?

冯圣中:深圳很多科研机构跟我们都有交流,除了使用超算,还有人才方面的。深圳新建高校之中,比如南方科技大学,许多学科跟超算密切相关。我发现,越重视基础研究的地方,对超算利用率越高,这个地区的社会发展水平也越高。有个数字,美国高校院所,平均约有30%的工作跟超算相关,我国这个数字可能还不到10%。好一点的,如清华大学、北京大学、中国科技大学,大概能够达到30%,接近美国平均水平。从这个角度来讲,我们国家还是要提高应用超算的能力。

《中国科学报》:据我了解,现在深圳中心的超算设备仍然是2010年部署的曙光6000超级计算机,已经处于“超期服役”的阶段了,新超算设备何时到位?

冯圣中:你说得没错。如今我们的应用负载可以用爆满来形容,超算系统的资源供给已经不能满足需求,许多作业都需要排队。不过新平台研制和部署已经积极推进了,预计将在2022年部署到位。届时深圳超算的性能相比目前将提升1000倍,能耗比提升100倍。

《中国科学报》:为了用好超算,您们做了哪些准备?

冯圣中:为了用好新系统,深圳超算将重点在应用研发方面开展工作。我们将秉持开放的原则,和平安、云天励飞等创新型企业合作,并侧重于AI应用的发展。

除了软硬件配套,人才培养也是我们关注的方面。以前在数字化时代,用大专生就可以满足需求;20年前网络化,参与者多是本科生;未来要实现智能化,可能就需要更多研究生、博士生才行。这方面我们也一直在努力,和高校一起培养超算人才。

当前,中国超级计算的黄金时代已经到来,我们深圳超算将更加开放,和各方合作,为科技创新、为经济社会发展,贡献自己的力量。

《中国科学报》 (2019-07-18 第7版 信息技术)
 
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