试转“魔方”拓展“平民项目”

　　本报记者钱蓓

　　评价超算发展水平，除了峰值速度，也看利用率。上海超级计算中心在国内最早向社会开放，更一直努力推广，目前已接待全国各地342家用户，呈“客满”状态。不过他们仍感不足——

　　姜恺认为“世界是算出来的”：大爆炸至今150亿年，宇宙如何演变？海上石油泄漏，漏油会漂多远？“尿不湿”怎么设计宝宝才最舒服？都交给超级计算机算一算吧。

　　姜恺，上海超级计算中心研发部经理，负责“并行计算技术”的研究和软件开发。从神威Ⅰ、曙光4000A到曙光5000A，她亲历了上海超算中心峰值运算速度的一路狂飙：由每秒3840亿次到每秒230万亿次。她和70多个同事的工作，可以看作是在推广“算术”——超级计算机的应用之术，“如果设计日常消费品这样的‘平民项目’也拿来‘超算’，产品品质和人们的生活质量就能不断提升”。

　　“去神秘化”打动潜在客户

　　2011年，微软亚太研发集团、摩根士丹利管理服务（上海）有限公司和上海超算中心联合举办了一场“金融超级计算挑战赛”。参赛者要在上海超算中心的硬件平台上，利用历史数据对虚拟金融衍生产品进行定价和评估。

　　用超级计算机做金融计算，在国内是新鲜事。报名的学生团队将近150个，几乎所有人都是第一次接触传说中的“魔方”——上海超算中心的主力机型曙光5000A。

　　“魔方”恰如其名：它的计算系统是42个比冰箱还大的机柜，每个机柜有5层“抽屉”，每层插着10个“刀片”，每个“刀片”上集成了4枚“四核芯片”——1个芯片组的运算能力等于16台单核普通电脑，1个“抽屉”相当于160台普通电脑，1个机柜相当于800台普通电脑。

　　42个机柜每秒可完成超过200万亿次运算，在2008年下半年的全球超级计算机500强榜单上，“魔方”的实测峰值速度达到世界第十、亚洲第一。但超算提速之快远超人们想象，“百万亿次”站立潮头的时间不长。去年11月公布的最新排行榜上，超算前十强都已是“千万亿次”。

　　不过，“除了峰值速度这个技术指标，评价超算发展水平，还要关注超级计算机的利用率和效率。”姜恺介绍说，国内几大超算中心中，2000年建成的上海超算中心最早面向社会开放。起先回应寥寥，为此他们努力推广，而推广，先要让超级计算机在科研和商业机构等潜在客户面前“去神秘化”。“我们常打比方——超算中心好比大型餐厅，客户是有着超大量用餐需求的单位；客户付费利用超算中心的服务，可免去自建食堂的种种麻烦。”

　　现在，在国内多家超算中心中，上海超算中心的使用情况最好，目前已接待全国各地342家用户，且呈“客满”状态，后来者得排队等待“叫号”。

　　应用软件开发水平是瓶颈

　　早期拍摄西部片，剧组里有个“牧马人”：拍电影要用真实的马匹，“牧马人”专职监管马厩。如今这个头衔又被国外的电影特效制作公司拿来用了：新“牧马人”负责监管超级计算机制作电影特效。

　　上海超算中心眼下的客户几乎全是顶尖的研究和技术开发机构，比如宇宙演变模拟、数值化天气预报、油气勘探数据分析、商用大飞机开发、生物医药研发等等；但今后用户会扩展，逐步趋向“平民化”，动漫影视制作、金融计算服务都是新的应用方向，“最近已有动漫公司对上海超算产生了兴趣”。

　　动漫特效制作，最重要的工序是“渲染”，也就是给前期在电脑里建立的动漫模型着色、转换，使之呈现色彩、质感和光线明暗变化等视觉效果。“一幅静止的图片叫一‘帧’，每秒连续播放24帧以上图片就能构成动态影像；假如按照每秒24帧的速率制作一集20分钟的动画，那就要对28800张图片做渲染处理；即便每张图片耗时1分钟，做完一集动画的渲染也得480小时。但如果，把这些图交给1万台电脑来处理呢？”姜恺说，把一个大任务划分成若干个子任务，让多个处理器同时执行，这就是“并行计算”，超级计算机采用的正是并行计算构架。

　　并非有了超算平台就能制作动漫，因为很多客户手头没有适用于超算平台的专业动漫软件——阻碍超算推广的原因，除了用户了解不够，应用软件开发水平是个瓶颈；不解决这个问题，超算应用领域的拓展无从谈起。

　　超算中心客户使用的软件分3种——商业软件、开源软件、自编软件。商业软件身价高昂，目前多数还靠进口；自编软件多按串行思维设计，在用于并行计算之前，需经姜恺和她同事们“并行移植”——这正是超算中心为客户提供的“附加服务”。

　　姜恺忧虑，“我们的应用软件开发水平与国外差距很大……想用好超算，归根到底要有这类人才。超级计算机处理的任务涉及工业、流体力学、结构仿真、生命科学等等，理想的应用人才应该既懂超级计算机，又有扎实的相关专业背景。”

　　超算四期将尝试“亲民路线”

　　作为“计算资源共享池”，IT新贵“云计算”和超级计算有相似之处。不过，“云计算”像自助餐厅，用户可以按需定制、获取服务，超算用户做不到完全按需自助，多数时候还得等待“叫号”。相比之下，“云计算”走的路线更“亲民”。

　　上海超算中心的70多名员工，一直都想改变超级计算机“高高在上”的形象。比如姜恺所在的部门很重要的一项任务是开发软件，为用户提供方便快捷的访问超级计算机的方式，降低超级计算机的使用门槛。

　　“和多数个人电脑使用者习惯的windows系统不同，超级计算机大多使用Linux操作系统；用户需要通过命令行界面登录超级计算机，提交计算任务还要熟悉作业管理系统。这对他们来说太繁琐了。看来，传统的超级计算服务模式越来越不能满足用户对于计算方便性、安全性、可管理性等的要求。”2009年起，姜恺他们开始研发方便用户使用超级计算机的软件，现在已有多家企业受惠，今年年底还将推出软件的“云计算版本”。

　　“‘云计算’对用户体验的关注给了我们启发，为什么不借鉴它的模式来提供高性能计算应用服务？”姜恺透露，正在制定中的上海超算中心四期建设规划，将为超算做更多“亲民”设计。