“算”出強大科創(chuàng )力——之江實(shí)驗室探訪(fǎng)記|焦點(diǎn)

在杭州城西科創(chuàng )大走廊核心地帶，走進(jìn)之江實(shí)驗室計算與數據中心，一臺臺黑色機柜列隊排開(kāi)，一盞盞指示燈不停閃爍，“之江天目”異構智能計算機在高速運轉。

(資料圖)

一秒鐘可進(jìn)行百億億次運算，這里是目前國內同類(lèi)新型研發(fā)機構中規模最大、等級最高的算力中心之一，也是中國智能計算快速發(fā)展的縮影。

智能計算機有什么“超能力”？為科研和生產(chǎn)帶來(lái)了什么？記者近日與“算力中國行”調研團一起來(lái)到之江實(shí)驗室進(jìn)行實(shí)地探訪(fǎng)。

創(chuàng )新突破背后的“超能力”

今年3月，之江實(shí)驗室深度參與的“FAST精細刻畫(huà)活躍重復快速射電暴”入選“2022年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”，并位列第2位。實(shí)際上，這一天文觀(guān)測的重大成果很大程度是“算”出來(lái)的。

“‘中國天眼’FAST夜以繼日地巡視著(zhù)浩瀚宇宙，每天能產(chǎn)生高達250TB的數據，可以裝滿(mǎn)250臺個(gè)人電腦?！敝瓕?shí)驗室智能計算平臺研究中心高級工程專(zhuān)家陳華曦給出一個(gè)形象的比喻：快速射電暴探測，好比要在FAST觀(guān)測數據“大?！敝?，撈取出快速射電暴信號這根“針”，高性能智能計算是重要支撐。

陳華曦說(shuō)，研究團隊通過(guò)智能計算數字反應堆大科學(xué)裝置，研究設計科學(xué)智能算法，數字反應堆每秒可進(jìn)行百億億次運算，可以規?；綔y快速射電暴等天體輻射現象。

這相當于將人工不可能完成的計算工作量壓縮到了兩三個(gè)小時(shí)。高效的計算處理手段也讓FAST成為世界上發(fā)現快速射電暴脈沖最多的望遠鏡。

“射電天文數據量大、復雜度高，高性能智能計算是天文數據處理中持續的核心需求和前沿限制瓶頸。將智能計算技術(shù)引入天文領(lǐng)域，讓天文學(xué)者看到了解決天文數據處理難題的曙光?！盕AST首席科學(xué)家李菂說(shuō)。

不僅計算天文。借力智能計算與人工智能技術(shù)，高性能計算正在賦能多領(lǐng)域的科研創(chuàng )新：在水稻4萬(wàn)多個(gè)基因中破解其基因密碼，推動(dòng)作物育種從“試驗選優(yōu)”向“計算選優(yōu)”；智能計算制藥開(kāi)放平臺依托數字反應堆的強大算力，搭建基于智能計算的高通量虛擬篩選工作流，快速分析分子與蛋白之間的相互作用，發(fā)現能夠有效干預疾病發(fā)生的潛在藥物分子……

目前在之江實(shí)驗室，每天要完成超過(guò)200余項計算研發(fā)任務(wù)，科學(xué)研究的變革正在進(jìn)行。

“智能計算為基礎研究帶來(lái)了新工具和新范式?！敝瓕?shí)驗室主任、浙江大學(xué)黨委副書(shū)記，智能計算數字反應堆總設計師朱世強說(shuō)，科研人員未必預料得到的創(chuàng )新突破，未來(lái)也許就會(huì )在智能計算與各領(lǐng)域的融合創(chuàng )新中涌現出來(lái)。

讓算力更“聰明”“好用”

光是“能算”還不夠，還要讓科學(xué)計算更“聰明”、更“好用”。

之江實(shí)驗室智能計算軟件研究中心主任潘愛(ài)民告訴記者，算力資源天然存在的異構性，以不同技術(shù)實(shí)現的計算能力，往往出自不同的系統架構或指令集，在實(shí)踐中算力的異構和軟件不兼容是普遍存在的，這不僅提高了算力使用的門(mén)檻，也使得算力利用率往往難以得到有效提高。

“一個(gè)規模較大的數據中心每天要面臨大量復雜的計算需求，這就需要根據不同的任務(wù)所需，以最佳方式利用既有計算資源和最恰當的計算方法，解決實(shí)際問(wèn)題?！迸藧?ài)民說(shuō)。

2022年，之江實(shí)驗室推出了“之江瑤光”智能計算操作系統，各種異構算力資源形成了一個(gè)龐大的“算力池”，可同時(shí)供大量科研項目共享使用，既做到“牽線(xiàn)搭橋”，又可以“運籌帷幄”。

所謂“牽線(xiàn)搭橋”，是用戶(hù)和算力之間，通過(guò)一個(gè)“資源連接器”，聚合高性能計算、智能超算等不同類(lèi)型算力資源，將算力調度的損耗降到低于10%。

所謂“運籌帷幄”，是按策略對數據進(jìn)行編排調度，把數據高效傳達到計算集群和節點(diǎn)，讓每臺計算機物盡其用，協(xié)同整合算力可達10EFlops（每秒1000億億次浮點(diǎn)運算）。

目前，之江瑤光的算力服務(wù)能力已經(jīng)在材料、基因、制藥、天文、育種等科學(xué)研究領(lǐng)域落地應用?！鞍凑宅F在的敏捷迭代開(kāi)發(fā)模式，這個(gè)系統會(huì )變得越來(lái)越高效，也越來(lái)越智能?！迸藧?ài)民說(shuō)。

智能計算賦能百業(yè)發(fā)展

今年以來(lái)，之江實(shí)驗室算力利用率增長(cháng)了近50%。作為科技創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)數字化發(fā)展的重要依托，算力高速運轉背后是產(chǎn)業(yè)的智能升級。

在之江實(shí)驗室的園區，工作人員在手機APP上簡(jiǎn)單操作，就可以為入園的客人“下單”無(wú)人接駁車(chē)。一臺無(wú)人車(chē)配備近20個(gè)傳感器設備，依靠數據與算法，無(wú)人車(chē)可以做到360度無(wú)盲區的感知，并在復雜天氣和環(huán)境條件下檢測到障礙物。

智能計算在賦能智慧醫療領(lǐng)域顯示出強大潛力。在之江實(shí)驗室自主研發(fā)的多中心智能醫學(xué)信息平臺上，杭州、南京、合肥3個(gè)城市的多家大型三甲醫院之間，在確保原始數據不離開(kāi)醫院的前提下，可以實(shí)現臨床數據的協(xié)同分析。依靠隱私計算、人工智能技術(shù)，實(shí)現了“數據不出門(mén)，算法多跑路”。

“智能計算無(wú)處不在，無(wú)感的計算已滲透于各行各業(yè)，深刻影響并改變著(zhù)我們的工作、學(xué)習和生活?！敝焓缽娬f(shuō)，比如，智慧城市中的“天眼”系統、智慧工業(yè)領(lǐng)域的智能工廠(chǎng)場(chǎng)景，背后都有無(wú)感計算的加持。生活場(chǎng)景中，老百姓每天都會(huì )看的天氣預報，以及正在落地的自動(dòng)駕駛，離不開(kāi)超級計算、融合計算等的支撐。

如今，計算產(chǎn)業(yè)正呈現出智能化、泛在化、大眾化的發(fā)展趨勢，計算越來(lái)越無(wú)感，使用越來(lái)越便捷，產(chǎn)業(yè)空間正飛速增長(cháng)。根據《智能計算中心創(chuàng )新發(fā)展指南》顯示，目前全國超過(guò)30個(gè)城市在建或籌建智算中心。預計未來(lái)5年我國智能算力規模的年復合增長(cháng)率將達52.3%。

“未來(lái)，智能計算將會(huì )有更加強大的穿透力和更加巨大的產(chǎn)業(yè)空間?！敝焓缽娬f(shuō)，之江實(shí)驗室將加快建設智能計算數字反應堆科學(xué)裝置，不斷拓展重大應用領(lǐng)域，成為眾多行業(yè)攻堅克難的得力工具，服務(wù)國家戰略、數字經(jīng)濟和社會(huì )民生，加速社會(huì )進(jìn)入智慧時(shí)代。

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