「新基建」浪潮来袭,如何掘金并行计算黄金时代?

admin     2020-03-20 20:26:58


          面对海量数据和复杂场景,密集计算将成为常态,这意味着并行计算终将派上大用场。

         近期,国家加快推进新型基础设施建设(“新基建”)举措引发高度关注,大数据中心、工业互联网、5G等为代表的新一代信息基础设施建设的重要性日益显现。 

         立足当下,是应对疫情冲击、促消费、稳增长的有效手段;长远来看,是发展数字经济、构筑竞争优势的关键之举。

          “新基建”之所以新,其主要是面向未来场景,而这往往离不开海量数据的处理、存储和计算。 

         面对海量数据和复杂场景,密集计算将成为常态,这意味着并行计算终将派上大用场。
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并行计算的黄金时代 

         摩尔定律快速放缓和登纳德缩放定律接近终结,现有计算架构发展空间受到严重制约。
 
         与此同时,市场对高性能、低成本的计算需求越发强烈,这给计算产业带来前所未有的挑战与机遇。 

         中国工程院院士李国杰表示,计算机体系结构的改进、创新必须和并行算法、并行软件的改进创新同步进行。 

         在他看来,不管是突破摩尔定律还是冯•诺依曼瓶颈,都必须跨层次进行,未来几十年是并行计算的黄金时代。
 
         并行计算看似是一个高大上的概念,离你我似乎非常遥远,实际上它与我们的日常生活紧密相关。 

         当下最为时髦的AI机器学习,就离不开并行计算,早在2012年Google就使用大批计算机来学习识别YouTube视频中的猫咪。

          今天人类所十分倚重的气象模拟往往就需要数万个处理器并行计算,而以前气象预测的困难之处就在于气象数据过于庞杂,很难被高效快速的处理。

          此前英国政府决定将在未来投资12亿英镑用于开发最先进的超级电脑,该系统比现有的气象超脑运算性能增加三倍,可以提高恶劣天气和气候的预测能力,如更加精准的降雨预测等。

          再比如以往分析基因组测序数据在PC上短则好几天,长则好几周时间,而如果换成并行计算机集群,一般24小时内都能解决。

          此外,并行处理技术在对抗病毒中发挥不可替代的作用,就拿此次新冠疫情期间的疫苗与抗病毒新药研制来说,因为涉及复杂的数学模型,就必须借助数值方法应用并行计算求解。

          可以看到,无论是在人工智能,还是气象模拟,以及基因测序、新药研发这些高精尖的科研项目中,并行计算都有很大的用武之地。 

         正是有了大量的并行计算资源,才使得海量的数据处理能够快速实现,复杂的模型能够被训练,让人工智能等创新技术成为现实。 

         这放在今天疫情防控和“新基建”发展的大背景下,随着智能数字化建设向纵深发展,制造业从传统制造走向智能制造,金融、电信、医疗等传统服务也终将走向智能服务,政府、交通等公共服务也将过渡到智慧政府和智慧交通。

          市场需求是发展的动力,在各行各业在实现行业服务智能大升级背后,随着新应用、新技术、及数据量爆炸式增长,各行各业对算力的需求将达到前所未有的高度,并行计算的重要性将日益凸显。 毋庸置疑,它将是“新基建”中各产业实现降本增效、创新提质的关键动能,是拉动新一轮经济增长的基础引擎之一。
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如何掘金并行计算? 

         需要认识到的是,虽然我国在并行计算硬件设施领域已然位居世界前列,但在相关软件生态、软件应用,以及人才培养方面,与发达国家之间仍然存在不小差距。 

         工业和信息化部部长苗圩曾表示,中国软件价值失衡现象比较明显,人才结构性短缺问题突出。

          这与我国超级计算的的研制路线有很大的关系。据李国杰透露,中国是先研制超级计算机,尽力提高性能,计算机做好后再找应用,而美国则是先有计算需求,再根据需求设计超级计算机。 

         另外从经费投入占比上来看,我国的超算经费用于应用软件开发的比例不到10%,美国相应的投入资金约为中国的 6 倍。 最后造成的结果是,我国大型科学计算的应用软件基本上都依靠进口,因此要发展和掘金并行计算,就需要大大加强相关软件和应用开发力度。 

         而“新基建”立足于科技端,本质上是信息数字化的基础设施,如果一直面临软件和应用短板制约的话,再强大的算力也难以发挥出真正的效力。 

         在此背景下,我们需要集中精力克服短板,逐步完善中国软件产业生态建设的问题,把更多的资源投入到相关软件和应用开发上面。 同时,还要建立更加完善的鼓励机制,注重软件人才结构性引导迫在眉睫,吸引更多优秀人才加入进来。 

         36氪了解到,为了让更多人认识到并行计算的重要性和更好带动并行计算应用开发,第一届中国科学院“先导杯”并行计算应用大奖赛已于今日(3月25日)正式启动。

         大赛主要设置基础算法、人工智能、应用三个赛道,面向国内各大高校学生及教师、中科院系统内各研究院所、院属大学专家学者、学生及教师,以及热爱编程的社会人士开放,且个人及团体均可参赛,希望能够“以赛促学,以赛促研”。 大赛专家评审委员会主席、中科院计算机网络信息中心副主任迟学斌表示,大赛会让更多人认识到并行计算有什么作用,吸引更多感兴趣的人从事这方面的研究,也希望通过大赛真正把国内的相关应用带动起来。 

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