HPC主要应用于气象、石油开采、科学计算、生物研究等“象牙塔”领域。 然而,HPC实际上在推动产业升级方面发挥着非凡的作用,尤其是在能源、电子、电气等领域的工程设计。
据美国科学院工程技术委员会测算,数值模拟可提高材料产量25%,降低工程技术成本13%~30%,降低人工成本5%~20%,提高设备利用率 30% 至 60%。 ,缩短产品设计和试制周期30%~60%。
目前,国内重要城市都在部署超级计算中心。 他们的相关数据显示,越来越多的工业企业正在成为他们的计算服务目标。 例如,上海超级计算中心正在为汽车、核电、钢铁、新材料、飞机制造等多个领域的企业提供计算服务,从而为这些企业节省了大量的劳动力和投资成本。
以“大飞机”项目的研制为例,此前的研究主要依靠风洞测试,即利用鼓风机模拟特定地点的高空飞行情况,测试各种飞行数据。 一次测试花费超过1000万元,整个开发过程需要多次测试,成本非常高。 借助曙光5000A的千万亿次计算能力,测试过程可以通过计算机模拟实现。
汽车碰撞安全测试也是如此。 在使用高性能计算来模拟碰撞之前,汽车通常需要六到七次碰撞才能收集所需的数据。 但在高性能计算模拟的帮助下,与实体汽车的碰撞次数可以大大减少。
对于大型发电、石化等领域的大型铸件,设计阶段的模拟计算使用通用计算机需要3个月的时间。 但通过中科院超级计算中心的大型铸锻件模拟计算软件并行化后,可以在高性能计算机上执行。 运行仅需8小时。 设计周期大大缩短,产品质量提高。
同样,在家电等许多重要电子设备的设计过程中,HPC可以大大缩短设计时间,加快产品上市的节奏。
事实上,HPC对制造业升级的作用,不是HPC做不到,而是我们没有想到。 北京超级计算中心负责人曾宇曾向记者发出呼吁,希望更多的工业企业认识到HPC的重要作用和魅力,更多地利用这样的手段加速自身企业升级。
应该说,上面列出的HPC在制造业升级中的作用只是冰山一角。 制造业对HPC的需求巨大,但HPC能否为制造业升级释放更多能量,关键是推动HPC在制造业的应用发展。 如果没有应用程序,HPC 就只是许多超级计算机。
英特尔(中国)有限公司品牌与市场战略经理顾帆表示:“超级计算机只是工具,高性能计算应该回归应用。现在HPC机器已经达到了petaflops,但要找到这样一个‘ 大的应用比制造机器更难。”
开发各个细分制造领域的HPC应用软件,我们面临着巨大的挑战。
与传统应用软件相比,HPC应用软件具有门槛高、市场相对较小的特点。 而且,与其他应用软件相比,HPC应用软件的开发具有根本性的困难。
清华大学计算机系副主任陈文光告诉记者:“我国HPC硬件水平与国外的差距在不断缩小,但我们在HPC软件和应用领域的差距更大。只有少数方案 “在少数领域源于国内设计,大部分应用来自国外,并行应用开发的人才极度短缺。这方面需要加强人才培养和市场培育。”
对于HPC应用开发困难的原因,微软科学计算事业部总经理Kyil Faenov认为,一方面在于开发思路。 HPC硬件具备并行处理能力,但开发者如何将逻辑计算思维转化为并行化非常重要。 难度,改变编程思维对于软件人员来说是一个巨大的挑战; 另一方面是因为缺乏有效的开发工具和开发平台。 从几年前开始,微软就加大了对HPC的投入,推出了相关的开发工具和HPC平台,让更多的开发者能够简单、便捷地开发HPC应用。