超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析2023

• 陳觀秋 2023年2月13日 來(lái)源：人民網(wǎng) 898 56
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近年來(lái)，在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的共同推動(dòng)下，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)“超算”)快速發(fā)展——技術(shù)創(chuàng)新方面，采用自主研發(fā)芯片的多個(gè)國(guó)內(nèi)超算曾在世界超算榜單上排名第一;整體規(guī)模方面，在最新發(fā)布的全球超算榜單中，中國(guó)占比超過(guò)1/3;應(yīng)用創(chuàng)新方面，2016以來(lái)，多個(gè)創(chuàng)新應(yīng)

近年來(lái)，在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的共同推動(dòng)下，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)“超算”)快速發(fā)展——技術(shù)創(chuàng)新方面，采用自主研發(fā)芯片的多個(gè)國(guó)內(nèi)超算曾在世界超算榜單上排名第一;整體規(guī)模方面，在最新發(fā)布的全球超算榜單中，中國(guó)占比超過(guò)1/3;應(yīng)用創(chuàng)新方面，2016以來(lái)，多個(gè)創(chuàng)新應(yīng)用獲得全球高性能應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)“戈登·貝爾”獎(jiǎng)。

一直以來(lái)，超算作為國(guó)家在算力基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域最為重要的高性能計(jì)算能力技術(shù)，在很大程度上體現(xiàn)了國(guó)家的綜合科研實(shí)力。海量數(shù)據(jù)處理能力和高密度計(jì)算能力是衡量超算性能優(yōu)劣的直觀標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)通常采用算力(浮點(diǎn)運(yùn)算速度)和算效(浮點(diǎn)運(yùn)算速度每瓦特)對(duì)超算的絕對(duì)性能和能效進(jìn)行評(píng)價(jià)。10年前，國(guó)際超算的絕對(duì)計(jì)算能力已達(dá)到P級(jí)，即每秒可進(jìn)行千萬(wàn)億次數(shù)學(xué)運(yùn)算。

超級(jí)計(jì)算機(jī)概念

高性能計(jì)算機(jī)HPC，又稱(chēng)超級(jí)計(jì)算機(jī))主要被用來(lái)解決其他計(jì)算機(jī)解決不了的挑戰(zhàn)性問(wèn)題，通常指具有極快運(yùn)算速 度、極大存儲(chǔ)容量、極高通信帶寬的一類(lèi)計(jì)算機(jī)。超級(jí)計(jì)算被視為計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程的“皇冠”，各國(guó)近年來(lái)均頻繁從國(guó)家層面啟動(dòng)研制計(jì)劃。

超級(jí)計(jì)算機(jī)可以對(duì)所研究的對(duì)象進(jìn)行數(shù)值模擬和動(dòng)態(tài)顯示, 從而獲得實(shí)驗(yàn)很難甚至無(wú)法得到的結(jié)果。例如, 可應(yīng)用在預(yù)測(cè)氣候變化, 預(yù)報(bào)惡劣天氣, 理解基因功能, 以及模擬核爆炸過(guò)程, 甚至模擬宇宙演化過(guò)程等領(lǐng)域中。超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展使得計(jì)算科學(xué)成為人類(lèi)認(rèn)識(shí)和改造世界的新的方法和途徑。

超級(jí)計(jì)算是計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程的“皇冠”。超級(jí)計(jì)算是計(jì)算機(jī)技術(shù)的源頭之一?；ヂ?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)依賴(lài)的數(shù)據(jù)中心的核心技術(shù)，諸如 Hadoop等并行編程工具和 RDMA 等遠(yuǎn)程通信技術(shù)大多脫胎于此。因此，超級(jí)計(jì)算機(jī)被視為計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程的“皇冠”。

不斷發(fā)展的超算技術(shù)，可以支撐重大科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)研究，也可推動(dòng)新興科技領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新，發(fā)揮著引領(lǐng)國(guó)家科技進(jìn)步的關(guān)鍵作用。多年來(lái)，超算技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天航空、電磁計(jì)算、海洋模式、醫(yī)學(xué)影像、材料基因等重大科學(xué)研究和國(guó)計(jì)民生領(lǐng)域，為國(guó)家的基礎(chǔ)科學(xué)研究和相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)攻關(guān)作出重要貢獻(xiàn)。隨著更多的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用從基于數(shù)據(jù)的模擬與仿真，走向基于算法的挖掘和訓(xùn)練，大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)正在與超算技術(shù)融合。超算逐漸成為支撐信息化發(fā)展的算力基礎(chǔ)設(shè)施和城市及重點(diǎn)行業(yè)的算力大腦。

超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)超算取得了一定的成績(jī)，但仍面臨著不小挑戰(zhàn)。一是技術(shù)異構(gòu)帶來(lái)的適配問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。不同的芯片架構(gòu)確保了超算的實(shí)施路徑冗余，但隨著各類(lèi)應(yīng)用的深入發(fā)展，也帶來(lái)了軟件適配的難題。模型、算法和芯片之間需要做二次適配，導(dǎo)致應(yīng)用軟件移植很難實(shí)現(xiàn)。二是智算中心帶來(lái)的沖擊日漸劇烈。

2020 年以來(lái)，十四五和新基建驅(qū)動(dòng)我國(guó)超級(jí)計(jì)算中心建設(shè)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，多地地方政府和企事業(yè)單位都在積極建設(shè)和籌建超級(jí)計(jì)算中心。

在中國(guó)多次上榜全球超級(jí)計(jì)算TOP500 后，美國(guó)自 2015 年起將多所中國(guó)超級(jí)計(jì)算相關(guān)機(jī)構(gòu)或企業(yè)列入實(shí)體清單，包括國(guó)防科大、無(wú)錫江南計(jì)算技術(shù)研究所、曙光、申威等。而我國(guó)超級(jí)計(jì)算整體實(shí)力和美國(guó)相比仍然有較大差距。

從 2021 年 11 月中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP100 中的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 Linpack 性能份額來(lái)看，算力服務(wù)、超級(jí)計(jì)算中心、人工智能、科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域是超級(jí)計(jì)算的主要用戶(hù)，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)特別是 AI 領(lǐng)域增長(zhǎng)強(qiáng)勁。

據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2022-2027年超級(jí)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)投資前景分析及供需格局研究預(yù)測(cè)報(bào)告》分析：

十四五和新基建驅(qū)動(dòng)超級(jí)計(jì)算進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。我國(guó)高性能計(jì)算中心建設(shè)主要通過(guò)部省(市)合作協(xié)議確立超級(jí)計(jì)算中心的建設(shè)計(jì)劃，國(guó)家科技部代表國(guó)家科技戰(zhàn)略對(duì)主機(jī)性能設(shè)定目標(biāo)。地方政府希望超級(jí)計(jì)算中心能成為區(qū)域科技發(fā)展的功能載體，為其聚集人才、創(chuàng)新科技并推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2021 年 3 月，我國(guó)“十四五規(guī)劃”中明確提出，要“加快構(gòu)建全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系A(chǔ)Z，強(qiáng)化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度，建設(shè)若干國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)和大數(shù)據(jù)中心集群，建設(shè) E 級(jí)和 10E 級(jí)超級(jí)計(jì)算中心?！备鶕?jù)規(guī)劃，合肥、蘭 州、廈門(mén)、太原等地多地都將陸續(xù)建立超級(jí)計(jì)算中心。

近年來(lái)，美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家和地區(qū)正加速推動(dòng)E級(jí)(每秒可進(jìn)行百億億次數(shù)學(xué)運(yùn)算)計(jì)算性能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化。中國(guó)也高度重視E級(jí)超算的開(kāi)發(fā)和研究，并已經(jīng)研制成功多臺(tái)E級(jí)原型機(jī)。與國(guó)外相比，中國(guó)超算的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在計(jì)算性能、自主研發(fā)和綠色節(jié)能等方面。

隨著人工智能需求的興起，2019年至今，全國(guó)建設(shè)了20多個(gè)智算中心，對(duì)超算的發(fā)展帶來(lái)較大沖擊。超算和智算中心如何實(shí)現(xiàn)差異化發(fā)展，是行業(yè)面臨的重要問(wèn)題。三是商業(yè)模式帶來(lái)的挑戰(zhàn)漸成現(xiàn)實(shí)。國(guó)家對(duì)超算的扶持性政策弱化之后，超算中心如何走出一條自負(fù)盈虧、甚至略有盈余的可持續(xù)發(fā)展道路，是擺在運(yùn)營(yíng)者面前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

想要了解更多超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)詳情分析，可以點(diǎn)擊查看中研普華研究報(bào)告《2022-2027年超級(jí)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)投資前景分析及供需格局研究預(yù)測(cè)報(bào)告》。報(bào)告對(duì)中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展?fàn)顩r、市場(chǎng)供需、競(jìng)爭(zhēng)格局、標(biāo)桿企業(yè)、發(fā)展趨勢(shì)、機(jī)會(huì)風(fēng)險(xiǎn)、發(fā)展策略與投資建議等進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)分析了我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)將面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。報(bào)告將幫助超級(jí)計(jì)算機(jī)企業(yè)、學(xué)術(shù)科研單位、投資企業(yè)準(zhǔn)確了解超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)最新發(fā)展動(dòng)向，及早發(fā)現(xiàn)超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)市場(chǎng)的空白點(diǎn)，機(jī)會(huì)點(diǎn)，增長(zhǎng)點(diǎn)和盈利點(diǎn)……準(zhǔn)確把握超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)未被滿(mǎn)足的市場(chǎng)需求和趨勢(shì)，有效規(guī)避超級(jí)計(jì)算機(jī)行業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)，更有效率地鞏固或者拓展相應(yīng)的戰(zhàn)略性目標(biāo)市場(chǎng)，牢牢把握行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。形成企業(yè)良好的可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

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