为什么全世界最大的商用超级计算机竟来自一家石油公司?

摘要

超级计算机到底该怎么用?

当「超级计算机(Supercomputer)」这个概念在 1960 年代被提出时,它的基本定义就是指能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑。尤其这几年随着我国的「天河一号」等超级计算机成为了「全世界最快」的超级计算机等消息相继出现,这个概念也逐渐进入了大众的目光。

当然,像我国的「神威·太湖之光」、「天河二号」等超级计算机基本都是由国家投入资本运作、用于科研事业所用。在今年的超级计算机 Top500 排行榜上,「神威·太湖之光」和「天河二号」雄踞前两名。

然而,就像很多业内人士指出的那样,超级计算机除了在绝对速度方面的测试之外,其实它在实用性方面还有很多的维度,而在这方面,很多欧美的商业公司因为更注重在民用和商用领域的实用性,反而走在了世界的最前沿。

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当然,此中的佼佼者以 IBM 为首,其 Blue Gene/Q 系统在 Graph500 排名前 30 位系统中占 2/3 以上,非常强大。此外,富士通和惠普也都有所建树。

不过,在这个领域,还有一个重要的玩家也许你不太可能想到,他们拥有目前全世界最大的商用研究超级计算机,这就是英国石油公司(BP)的超级计算机项目。

那里「可能是休斯敦最安全的地方」

2013 年的时候,英国石油公司开始开发这个全世界最大的商用研究超级计算机项目,当时他们制定的投资计划是在接下来的五年中投入 1 亿美元。

而他们选择在美国德州的休斯敦市建造这个庞然大物,那里既是 BP 在美国的总部所在地,也是美国的第四大城市。除了有众人皆知的 NBA 球队休斯敦火箭,它还是美国林顿•约翰逊太空中心的所在地。当然,很多人可能不知道,其实能源产业才是这座城市的支柱产业,除了丰富的油气资源之外,这里也是世界领先的油田器械制造中心。

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而走进这座三层环绕式玻璃建筑,你能感受到其中蕴含的扑面而来的科技感。在休斯顿,飓风「艾克」曾掀开摩天大楼的窗户,将办公家具一一抛出。在这座城市,用玻璃充当建筑外墙似乎不是一个好的主意,但不要被外表所蒙蔽。这些透明的玻璃墙足以承受每小时 130 英里的狂风,整个设施无论在何种天气下都能正常运转。「即使发生严重的飓风灾难,BP 也有能力远程操控这个地方。」BP 的技术计算总监基思•格雷说。「这可能是休斯敦最安全的地方了。」

要满足这样的运转当然需要足够的能源。这栋建筑不仅安装着 BP 持续发展的超级计算机,而且还建造了一个可持续能源导管,满足计算机不断增长的电力需求。与以前相比,尽管计算能力有了更大提高,但整个设施的电耗已成功减少 30%,这是由于该建筑拥有高性能的机械和电气系统,以及高效的空调系统。当外界天气低于 14 摄氏度时,庞大的空调系统就会关闭,以节省电力。

新的时代,你需要新的计算能力

作为全球最大的油气企业之一,BP 需要更换计算中心的原因之一是,随着要求越来越高,旧中心的电力和降温能力已无法满足需求。2014 年夏天,这个新的计算中心正式落成,里面是一排排的服务器,这一排排机器的计算能力相当于 40,000 台笔记本电脑的总和,其每一秒钟都能完成近 4000 万亿次的计算。

格雷表示,这些数字意味着「BP 科学家现在仅用两个小时就可以完成通常需要三个月的测试。」

「我们的产品通过地质认知做出明智的选择:我们要在哪里勘探,以及如何开发这些新发现」,格雷解释道。利用超级计算机,BP 能寻找隐藏在地表下的石油和天然气,并确定复杂储层最佳的钻井位置。

实现这一目标的道理也不复杂,要做的就是获取更多的数据并对这些数据进行更快速精密的计算。换句话说,就是要解决数据集合中更多的离散问题。而超级计算机能处理 BP 从世界各地获得的现场数据,其中包括从油田采集的地球物理数据和来自全球实验室的测试结果。

超级计算机最终还是要落地到实用层面

而与 BP 的商用超级计算机相对应的是我国的超级计算机在实用性方面的失落。

最新公布的全球超级计算机 500 强榜单显示,中国的「神威•太湖之光」登上榜首,中国超级计算机上榜总数也首次超过美国名列第一。但这些都只是在实验室中的科研数字,在日常的商用领域,我国在超级计算机领域还没能发挥足够的能力。

比如,此前世界上最快的超级计算机是由国防科技大学研制的「天河二号」。虽然「天河二号」在超级计算机排行榜上连续多年位居第一,但是其核心部件仍然是 Intel 提供的处理器,直到此次「神威·太湖之光」才首次实现芯片的全国产。

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再比如,我国除了在比较纯计算速度的 Top500 排行榜上面占据优势,在比较实用性能的 Graph500 和效率的 Green500 排行榜上都有较大的劣势。其中 Green500 这个榜单主要关注单位能量下的运算能力,它能够反映出超级计算机的能耗比。在这个榜单上,之前的「天河二号」并未入榜。「天河二号」耗资上亿美元,耗电量相当于 5 所高校总和,想要落户要先由当地供电局做出「后勤」保障,这显然不够现实,不够划算。

「天河二号」这种「高速却不划算」的超级计算机其实并不符合如今超级计算机的发展趋势,「现代超级计算机不再仅仅只专注于性能,为了保持商业活力,它们必须注重能效」,IBM 深度计算(Deep Computing)的副总裁 David Turek 曾这样说道。

而也许 BP 的超级计算机项目能给我国的相关商业机构带来一些启发。作为一家大型跨国公司,如何在纷繁复杂的商业环境中立于不败之地,也许充分利用这些最新的科技会是比盲目地扩大规模更好的一个选择。

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