與“德國ISC”、“美國SC“并駕齊驅,被譽為世界三大超算盛會之一CCF HPC China來了。

第18屆CCF全國高性能計算學術年會(CCF HPC China 2022)于2022年12月12日-15日在線上舉行。由中國計算機學會主辦,中國計算機學會高性能計算專業委員會、齊魯工業大學(山東省科學院)承辦,山東省計算中心(國家超級計算濟南中心)、濟南超級計算技術研究院、北京并行科技股份有限公司協辦。希望通過云端論壇、云端展覽、云端賽事、頒獎等多方案進行給大家帶來一場空前的盛會。

本次大會旨在通過匯聚前沿學術成果,展示創新應用技術,交流創造行業價值,促進超算技術應用生態與科研、產業數字化升級轉型,打造全球化、開放式HPC技術和學術共享交流平臺,促進信息化與工業化的深度融合,推動中國高性能計算的發展。

院士云集 引領高性能計算新趨勢

13-14日舉辦的主題演講可以說是代表了大會的精髓,今年大會從致辭到主題演講可謂是院士云集、干貨滿滿。在山東省副省長、中國工程院院士凌文,大會共同主席、中國工程院院士、CCF會士陳左寧,大會共同主席、齊魯工業大學(山東省科學院)黨委書記王英龍以及CCF高性能計算專業委員會主任漆鋒濱開幕式致辭之后,大會上圖靈獎得主、中外院士、戈登貝爾獎獲得者等行業身具影響力人物,為行業發展指明方向。匯聚CCF、IEEE、ACM等國際協會Fellow和行業重磅嘉賓,前瞻創新學術和技術演進路徑。

在13日主題演講中,2021年圖靈獎獲得者Jack Dongarra通過研究高性能計算在過去十年中的變化表明這些變化已經并將繼續對我們的數值科學軟件產生重大影響。為了有效可靠地使用(廣域)動態、分布式和并行環境,需要新一代軟件庫和算法。

高性能計算在海洋領域探索具有極為廣泛應用,包括物理海洋、海洋地質、海洋聲學和海洋生物等眾多方面。山東作為一個海洋大省,在未來海洋、未來城市等六大領域打造智慧未來產業研發中心,中國工程院院士王軍成分享了HPC+:構建智慧海洋研究新范式的主旨演講。

中國科學院院士、北京航空航天大學計算機學院教授錢德沛回顧了幾十年來計算機使用方式的變遷,介紹了構建基于網絡計算技術的國家高性能計算基礎設施CNGrid的實踐。討論了在東數西算戰略工程背景下我國算力發展的新趨勢和國家算力基礎設施發展面臨的新的技術挑戰。并對我國計算基礎設施建設的進一步發展提出了展望。

中國工程院院士、中國科學院計算技術研究所學術委員會主任孫凝暉將討論算力作為信息基礎設施的若干思考,算力網的技術演進,計算所在第三代算力網上的幾個技術創新工作,以及信息高鐵——第三代算力網試驗場的實踐情況。

加拿大工程院院士Krishnaswamy Nandakumar分享了基于HPC的化學工藝開發制造創新。

中國科學院半導體研究所、北京龍訊曠騰科技有限公司首席科學家,大尺度材料計算世界級領軍人物、美國物理學會會士、戈登貝爾獎首位華人獲獎者汪林望分享了,材料科學中的高性能計算展望。

2021年被稱為元宇宙元年,疫情加速了社會的虛擬化,人類從物理世界開始大規模向虛擬世界遷移。元宇宙是一個平行于現實世界,又獨立于現實世界的虛擬映射空間,虛擬世界的人工智能內容生成、圖形實時交互顯示等離不開強算力的支持。超算、云計算和邊緣計算等技術為元宇宙提供了算力基礎。國家超級計算長沙中心副主任、長江學者彭紹亮分享了超算算力構建元宇宙健康數字孿生的主題報告。

在14日,高性能計算和人工智能是推動科學進步的最基本工具,并已發展成為廣泛商業用途的主要數據處理引擎,托管各種用戶和應用程序。HPC-AI咨詢委員會組織主席Gilad Shainer回顧新一代超級計算的最新發展。

蛋白質是生命科學的基礎,對蛋白結構的理解和設計可以幫助人們深入了解包括癌癥、遺傳病等諸多頑疾的發病機理,找到治療更精準的路徑,并能極大提升創新藥、新材料、酶等蛋白質產物的研發效率,降低成本。AI蛋白質折疊技術奠基人、分子之心創始人兼首席科學家許錦波分享AI蛋白質研究的新進展。

聯合國最不發達國家技術銀行高級計劃顧問Ms. Ao Kong分享了計算創新和跨部門伙伴關系如何幫助最脆弱群體實現聯合國可持續發展目標。中國農業大學水利與土木工程學院農業建筑環境與能源工程系 副教授、碩士生導師袁小艷分享了超算數據中心余熱回收與工廠化農業結合的分析的主題報告。MIAI Grenoble Alpes Prof. Denis Trystram分享面向并行和分布式系統的可持續資源管理器的主旨演講。

產業界傾情奉獻,打造高性能計算應用新高地

除了院士、學者對高性能計算整個產業的洞察和前瞻,本次大會還邀請了華為、英特爾、AMD、阿里、戴爾、英邁、并行科技、北京超級云計算中心等數十家HPC領域頭部企業,從落地案例結合應用產品等行業建設者角度,探討以高性能計算行業和鯤鵬生態計算產業為代表的多樣性算力行業價值和發展方向。

同樣在13日主題演講中,華為在高性能計算領域已經有十多年的產品研發和生態發展積累,構建了基于鯤鵬全棧的高性能計算能力。華為技術有限公司鯤鵬高性能計算總經理張華分享了《共筑算力新生態 賦能數字新未來》主題演講。攜手伙伴在全國各地建立鯤鵬&歐拉生態創新中心,并推出‘智能基座’產教融合協同育人基地、鯤鵬科研創新使能計劃、鯤鵬眾智計劃等一系列生態合作項目,幫助伙伴、開發者和用戶孵化高性能計算應用創新,助力區域產業升級和數字經濟發展。

會上,CCF高專委聯合華為、中國信通院以及產學研用機構發布了《開放架構HPC技術與生態》《高性能計算系統性能評價》和《超融合以太》涉及計算、存儲、網絡三大產業白皮書,多維度呈現產業洞見和解決方案,通過解鎖新趨勢,來擁抱HPC無限可能。

算力是經濟發展的重要基礎設施。算力網絡是根據業務需求,在云、網、邊之間按需分配和靈活調度計算資源、存儲資源以及網絡資源的新型信息基礎設施。東數西算工程將拉動綠色能源,節能減排,通信,網絡,算力網絡,云計算的顯著優化和落地。面對這些機遇和挑戰,英特爾軟件技術副總裁、英特爾亞太研發有限公司總經理謝曉清發表主旨演講,承諾開發更加可持續和開放的高性能計算解決方案,開放硬件,軟件生態,以及數據中心創新的合作,助力行業復合型人才培養,支持產業合作伙伴和終端用戶不斷創新,共同推動先進綠色數據中心建設,助力“雙碳”目標實現。

AMD大中華區技術總監劉文卓分享了AMD EPYC 開啟5納米算力新紀元的主題演講。演講中談到,在Zen核心制程上,AMD從14nm、7nm到5nm一直在不斷前進,AMD EPYC處理器也創造了多項世界紀錄。在當前“雙碳”的背景下,通過架構的改進和技術的創新來提高算力,進而助力數據中心基礎設施的綠色低碳發展是AMD的核心任務。

并行科技打造的“超算云”服務模式,是為科研人員提供省心便捷的計算服務。目前在超算云、AI云、行業云、設計仿真云等領域積極聚集用戶真實需求。作為12年參加主題演講的并行科技董事長陳健,今天在大會上分享了《東數西算,超算中心新基建、新運營、新服務》的主旨報告。

隨著“雙碳”等國家級戰略的穩步推進,各行業對綠色算力的需求日益凸顯。聯想集團自2012年就投入低碳化算力平臺研發,憑借在高性能計算領域20余年的深耕,聯想集團已積累了豐富的實踐經驗,掌握了大量安全高效、低碳節能的前沿技術并付諸應用。聯想高性能計算與人工智能營銷總經理于濤分享了新算力 新動能--聯想HPC綠色低碳計算。

阿里巴巴集團研究員、阿里云智能彈性計算&無影產品線負責人張獻濤分享了《CIPU、飛天與云超算的現在與未來》的主旨演講。當前,主流的HPC應用開始向云上遷移,云計算的出現有效降低了HPC的應用門檻;HPC與大數據、人工智能等技術不斷融合,創造出更加豐富的應用場景;多種超算服務形成互補,將技術創新和行業高質量發展推向深入。

14日,嘉賓繼續精彩分享,自動駕駛、流媒體、人工智能、區塊鏈等應用讓非結構化數據的潛力劇增,戴爾科技集團資深軟件研發總監滕昱分享了《高性能對象數據湖 助力新型工作負載》的主題演講,重點介紹高性能對象數據湖對于高性能計算產業的價值。

北京超級云計算中心總經理吳迪分享了《從可用到好用,算力服務加速科研創新》的主旨演講,2021年,“北京超算”連續兩年入圍中國HPC TOP100,連續兩次獲得“通用CPU算力性能第一名”,同時榮獲2021 AI Perf500榜單總量份額第一名,是中國第一家市場化運營的超算中心,目前服務用戶19萬余家,中心以超級云計算模式率先實現中國超算服務云計算化,完成行業應用的 SaaS 化平臺,實現高端科研計算方法的全行業大面積推廣普及,為中國科研科技發展作出重要貢獻。

2022年度最佳應用,打造中國超算新價值

在14日舉辦的“2022年度中國超算最佳應用”入圍報告,展現了基于“神威”和“天河”高性能計算,我國科研人員在能源材料、電子器件、地表覆蓋制圖、海洋科學、催化材料篩選等領域實現了新的應用突破。

14號下午,經過專家評議、現場投票,獲得“2022年度中國超算最佳應用”的是中國科學技術大學安虹教授“250萬原子高精度第一性原理復雜金屬異質結構模擬”的研究成果。此外,湖南大學李肯立教授“基于天河新一代超級計算機的百萬催化材料篩選研究”、清華大學付昊桓教授“可完成小時級中國地表覆蓋制圖的弱監督機器學習方法”以及中國科學技術大學近代力學系副教授、博士生導師黃生洪“基于新神威平臺的海底火山噴發與大氣物理化學全耦合模擬”的三項研究成果均獲得“2022年度中國超算最佳應用提名”。

過去的三十年,大型復雜金屬體系的電子結構第一性原理計算只能達到數萬個原子。中國科學技術大學教授安虹團隊發表的《250萬原子高精度第一性原理復雜金屬異質結構模擬》,展示了在新一代神威系統上設計并實現了不連續伽遼金密度泛函理論(DGDFT)并行計算軟件swDGDFT。 swDGDFT允許在新一代“神威”超級計算機上使用3590萬核,計算具有250萬個原子(1720萬個電子)的復雜金屬異質結構的電子結構。特別是,PEXSI的峰值性能可以達到64 PFLOPS(約5%的理論峰值),這在稀疏問題直接求解中是前所未有的。這一成果使大尺度分子固體材料的量子力學模擬進入到介觀尺度,為設計下一代的能源材料和電子器件鋪平了道路。

地表覆蓋制圖是監測和理解地表變化的關鍵任務,為全球變化研究、地球系統模擬、生態系統保護和修復、碳達峰碳中和監測等諸多領域提供了關鍵的基礎數據。現有的地表覆蓋制圖方法大多采用監督分類器,在國家或者全球尺度的場景中,受限于分類標簽的缺乏。清華大學地球系統科學系長聘教授,國家超級計算無錫中心副主任付昊桓團隊基于新一代神威超級計算機,提出了一種高可擴展的弱監督分類方法,無需額外的人工標注,即可完成大尺度的地表覆蓋任務,該方法可在一小時左右完成對中國全域的地表覆蓋制圖,并獲得10分類83.5%的分類精度和25分類72.6%的分類精度,相比此前的公開產品有5~7%的精度提升。

地震、火山、海洋和大氣是影響地球環境系統且相互關聯的主要因素。受研究領域的分工影響,目前針對地震、火山、海洋和大氣的預測和模擬系統是相對獨立的,如海洋和大氣運動一般是基于流體力學的模擬方法;而地震和火山模擬涉及巖石和板塊的運動和斷裂,一般采用基于固體力學的模擬方法。受限于數值方法和計算能力,尚未建立全耦合的模擬系統。針對此類緊密關聯的地震、火山、海洋和大氣活動,全關聯的耦合模擬系統有助于人類提前采取措施,降低自然災害對地球環境和生態的影響程度。中國科學技術大學近代力學系副教授,博士生導師黃生洪以《基于新神威平臺的海底火山噴發與大氣物理化學全耦合模擬》的主題報告。利用新神威超算算力,針對印度洋和湯加海底火山噴發多相界面耦合復雜動力學過程,以及噴發的煙塵及溫室氣體、海嘯等對全球天氣和氣候及局部海洋區域的影響展開多尺度多學科綜合模擬。模擬捕捉到了從沖擊波、地震、海嘯、蘑菇云到后續6-7天的動力學全過程,初步獲得海洋、大氣、火山和地震全耦合的影響效應,對于深化相關規律認知,建立我國在海洋科學領域里的先發優勢具有重大的學術探索意義。

利用最新國產超級計算機來解決具有計算密集型特征的現實世界問題是目前面臨的重要挑戰之一。以能源危機為代表,高效催化材料在替代能源開發中發揮著關鍵作用。面對巨大的材料結構搜索空間和復雜的表面活性位點,湖南大學校黨委常委、副校長,教授、博士生導師李肯立基于天河新一代超級計算機的百萬催化材料篩選研究,實現了一個基于HPC+AI的高通量材料計算框架,能夠在18,106個節點上實現百萬催化材料的高通量篩選。對比國內外同類工作,可以在一天內完成其他研究者一年完成的候選催化材料篩選規模。本研究為促進替代能源的開發和高效可持續利用提供了新的高效方法。

四天70+論壇,聚焦“超算之美”、大數據、應用SaaS化、高性能計算、超算存儲技術、可視分析、數值模擬、異構計算、編程模型與優化、稀疏矩陣計算、HPC開源軟件棧等多個前沿技術領域,并涉及生物醫藥、“量子計算”、東數西算、黃河流域超算協同、圖計算優化等新應用融合等話題還聚焦解析“東數西算”前沿熱點,從產業、技術、政策等多維角度前瞻行業。

一枝獨秀不是春,百花齊放春滿園。HPC China2022再次實現高性能計算領域的突破,產學研用等多個方面的深度融合,結合科技界、企業界、高校等眾多嘉賓帶來的落地案例,共同推動中國超算事業的健康發展。