大咖云上齐聚，超算最佳应用落地，CCF HPC China 2022影响力超越时空！

与“德国ISC”、“美国SC“并驾齐驱,被誉为世界三大超算盛会之一CCF HPC China来了。

第18届CCF全国高性能计算学术年会(CCF HPC China 2022)于2022年12月12日-15日在线上举行。由中国计算机学会主办,中国计算机学会高性能计算专业委员会、齐鲁工业大学(山东省科学院)承办,山东省计算中心(国家超级计算济南中心)、济南超级计算技术研究院、北京并行科技股份有限公司协办。希望通过云端论坛、云端展览、云端赛事、颁奖等多方案进行给大家带来一场空前的盛会。

本次大会旨在通过汇聚前沿学术成果,展示创新应用技术,交流创造行业价值,促进超算技术应用生态与科研、产业数字化升级转型,打造全球化、开放式HPC技术和学术共享交流平台,促进信息化与工业化的深度融合,推动中国高性能计算的发展。

院士云集 引领高性能计算新趋势

13-14日举办的主题演讲可以说是代表了大会的精髓,今年大会从致辞到主题演讲可谓是院士云集、干货满满。在山东省副省长、中国工程院院士凌文,大会共同主席、中国工程院院士、CCF会士陈左宁,大会共同主席、齐鲁工业大学(山东省科学院)党委书记王英龙以及CCF高性能计算专业委员会主任漆锋滨开幕式致辞之后,大会上图灵奖得主、中外院士、戈登贝尔奖获得者等行业身具影响力人物,为行业发展指明方向。汇聚CCF、IEEE、ACM等国际协会Fellow和行业重磅嘉宾,前瞻创新学术和技术演进路径。

在13日主题演讲中,2021年图灵奖获得者Jack Dongarra通过研究高性能计算在过去十年中的变化表明这些变化已经并将继续对我们的数值科学软件产生重大影响。为了有效可靠地使用(广域)动态、分布式和并行环境,需要新一代软件库和算法。

高性能计算在海洋领域探索具有极为广泛应用,包括物理海洋、海洋地质、海洋声学和海洋生物等众多方面。山东作为一个海洋大省,在未来海洋、未来城市等六大领域打造智慧未来产业研发中心,中国工程院院士王军成分享了HPC+:构建智慧海洋研究新范式的主旨演讲。

中国科学院院士、北京航空航天大学计算机学院教授钱德沛回顾了几十年来计算机使用方式的变迁,介绍了构建基于网络计算技术的国家高性能计算基础设施CNGrid的实践。讨论了在东数西算战略工程背景下我国算力发展的新趋势和国家算力基础设施发展面临的新的技术挑战。并对我国计算基础设施建设的进一步发展提出了展望。

中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所学术委员会主任孙凝晖将讨论算力作为信息基础设施的若干思考,算力网的技术演进,计算所在第三代算力网上的几个技术创新工作,以及信息高铁——第三代算力网试验场的实践情况。

加拿大工程院院士Krishnaswamy Nandakumar分享了基于HPC的化学工艺开发制造创新。

中国科学院半导体研究所、北京龙讯旷腾科技有限公司首席科学家,大尺度材料计算世界级领军人物、美国物理学会会士、戈登贝尔奖首位华人获奖者汪林望分享了,材料科学中的高性能计算展望。

2021年被称为元宇宙元年,疫情加速了社会的虚拟化,人类从物理世界开始大规模向虚拟世界迁移。元宇宙是一个平行于现实世界,又独立于现实世界的虚拟映射空间,虚拟世界的人工智能内容生成、图形实时交互显示等离不开强算力的支持。超算、云计算和边缘计算等技术为元宇宙提供了算力基础。国家超级计算长沙中心副主任、长江学者彭绍亮分享了超算算力构建元宇宙健康数字孪生的主题报告。

在14日,高性能计算和人工智能是推动科学进步的最基本工具,并已发展成为广泛商业用途的主要数据处理引擎,托管各种用户和应用程序。HPC-AI咨询委员会组织主席Gilad Shainer回顾新一代超级计算的最新发展。

蛋白质是生命科学的基础,对蛋白结构的理解和设计可以帮助人们深入了解包括癌症、遗传病等诸多顽疾的发病机理,找到治疗更精准的路径,并能极大提升创新药、新材料、酶等蛋白质产物的研发效率,降低成本。AI蛋白质折叠技术奠基人、分子之心创始人兼首席科学家许锦波分享AI蛋白质研究的新进展。

联合国最不发达国家技术银行高级计划顾问Ms. Ao Kong分享了计算创新和跨部门伙伴关系如何帮助最脆弱群体实现联合国可持续发展目标。中国农业大学水利与土木工程学院农业建筑环境与能源工程系 副教授、硕士生导师袁小艳分享了超算数据中心余热回收与工厂化农业结合的分析的主题报告。MIAI Grenoble Alpes Prof. Denis Trystram分享面向并行和分布式系统的可持续资源管理器的主旨演讲。

产业界倾情奉献,打造高性能计算应用新高地

除了院士、学者对高性能计算整个产业的洞察和前瞻,本次大会还邀请了华为、英特尔、AMD、阿里、戴尔、英迈、并行科技、北京超级云计算中心等数十家HPC领域头部企业,从落地案例结合应用产品等行业建设者角度,探讨以高性能计算行业和鲲鹏生态计算产业为代表的多样性算力行业价值和发展方向。

同样在13日主题演讲中,华为在高性能计算领域已经有十多年的产品研发和生态发展积累,构建了基于鲲鹏全栈的高性能计算能力。华为技术有限公司鲲鹏高性能计算总经理张华分享了《共筑算力新生态 赋能数字新未来》主题演讲。携手伙伴在全国各地建立鲲鹏&欧拉生态创新中心,并推出‘智能基座’产教融合协同育人基地、鲲鹏科研创新使能计划、鲲鹏众智计划等一系列生态合作项目,帮助伙伴、开发者和用户孵化高性能计算应用创新,助力区域产业升级和数字经济发展。

会上,CCF高专委联合华为、中国信通院以及产学研用机构发布了《开放架构HPC技术与生态》《高性能计算系统性能评价》和《超融合以太》涉及计算、存储、网络三大产业白皮书,多维度呈现产业洞见和解决方案,通过解锁新趋势,来拥抱HPC无限可能。

算力是经济发展的重要基础设施。算力网络是根据业务需求,在云、网、边之间按需分配和灵活调度计算资源、存储资源以及网络资源的新型信息基础设施。东数西算工程将拉动绿色能源,节能减排,通信,网络,算力网络,云计算的显著优化和落地。面对这些机遇和挑战,英特尔软件技术副总裁、英特尔亚太研发有限公司总经理谢晓清发表主旨演讲,承诺开发更加可持续和开放的高性能计算解决方案,开放硬件,软件生态,以及数据中心创新的合作,助力行业复合型人才培养,支持产业合作伙伴和终端用户不断创新,共同推动先进绿色数据中心建设,助力“双碳”目标实现。

AMD大中华区技术总监刘文卓分享了AMD EPYC 开启5纳米算力新纪元的主题演讲。演讲中谈到,在Zen核心制程上,AMD从14nm、7nm到5nm一直在不断前进,AMD EPYC处理器也创造了多项世界纪录。在当前“双碳”的背景下,通过架构的改进和技术的创新来提高算力,进而助力数据中心基础设施的绿色低碳发展是AMD的核心任务。

并行科技打造的“超算云”服务模式,是为科研人员提供省心便捷的计算服务。目前在超算云、AI云、行业云、设计仿真云等领域积极聚集用户真实需求。作为12年参加主题演讲的并行科技董事长陈健,今天在大会上分享了《东数西算,超算中心新基建、新运营、新服务》的主旨报告。

随着“双碳”等国家级战略的稳步推进,各行业对绿色算力的需求日益凸显。联想集团自2012年就投入低碳化算力平台研发,凭借在高性能计算领域20余年的深耕,联想集团已积累了丰富的实践经验,掌握了大量安全高效、低碳节能的前沿技术并付诸应用。联想高性能计算与人工智能营销总经理于涛分享了新算力 新动能--联想HPC绿色低碳计算。

阿里巴巴集团研究员、阿里云智能弹性计算&无影产品线负责人张献涛分享了《CIPU、飞天与云超算的现在与未来》的主旨演讲。当前,主流的HPC应用开始向云上迁移,云计算的出现有效降低了HPC的应用门槛;HPC与大数据、人工智能等技术不断融合,创造出更加丰富的应用场景;多种超算服务形成互补,将技术创新和行业高质量发展推向深入。

14日,嘉宾继续精彩分享,自动驾驶、流媒体、人工智能、区块链等应用让非结构化数据的潜力剧增,戴尔科技集团资深软件研发总监滕昱分享了《高性能对象数据湖 助力新型工作负载》的主题演讲,重点介绍高性能对象数据湖对于高性能计算产业的价值。

北京超级云计算中心总经理吴迪分享了《从可用到好用,算力服务加速科研创新》的主旨演讲,2021年,“北京超算”连续两年入围中国HPC TOP100,连续两次获得“通用CPU算力性能第一名”,同时荣获2021 AI Perf500榜单总量份额第一名,是中国第一家市场化运营的超算中心,目前服务用户19万余家,中心以超级云计算模式率先实现中国超算服务云计算化,完成行业应用的 SaaS 化平台,实现高端科研计算方法的全行业大面积推广普及,为中国科研科技发展作出重要贡献。

2022年度最佳应用,打造中国超算新价值

在14日举办的“2022年度中国超算最佳应用”入围报告,展现了基于“神威”和“天河”高性能计算,我国科研人员在能源材料、电子器件、地表覆盖制图、海洋科学、催化材料筛选等领域实现了新的应用突破。

14号下午,经过专家评议、现场投票,获得“2022年度中国超算最佳应用”的是中国科学技术大学安虹教授“250万原子高精度第一性原理复杂金属异质结构模拟”的研究成果。此外,湖南大学李肯立教授“基于天河新一代超级计算机的百万催化材料筛选研究”、清华大学付昊桓教授“可完成小时级中国地表覆盖制图的弱监督机器学习方法”以及中国科学技术大学近代力学系副教授、博士生导师黄生洪“基于新神威平台的海底火山喷发与大气物理化学全耦合模拟”的三项研究成果均获得“2022年度中国超算最佳应用提名”。

过去的三十年,大型复杂金属体系的电子结构第一性原理计算只能达到数万个原子。中国科学技术大学教授安虹团队发表的《250万原子高精度第一性原理复杂金属异质结构模拟》,展示了在新一代神威系统上设计并实现了不连续伽辽金密度泛函理论(DGDFT)并行计算软件swDGDFT。 swDGDFT允许在新一代“神威”超级计算机上使用3590万核,计算具有250万个原子(1720万个电子)的复杂金属异质结构的电子结构。特别是,PEXSI的峰值性能可以达到64 PFLOPS(约5%的理论峰值),这在稀疏问题直接求解中是前所未有的。这一成果使大尺度分子固体材料的量子力学模拟进入到介观尺度,为设计下一代的能源材料和电子器件铺平了道路。

地表覆盖制图是监测和理解地表变化的关键任务,为全球变化研究、地球系统模拟、生态系统保护和修复、碳达峰碳中和监测等诸多领域提供了关键的基础数据。现有的地表覆盖制图方法大多采用监督分类器,在国家或者全球尺度的场景中,受限于分类标签的缺乏。清华大学地球系统科学系长聘教授,国家超级计算无锡中心副主任付昊桓团队基于新一代神威超级计算机,提出了一种高可扩展的弱监督分类方法,无需额外的人工标注,即可完成大尺度的地表覆盖任务,该方法可在一小时左右完成对中国全域的地表覆盖制图,并获得10分类83.5%的分类精度和25分类72.6%的分类精度,相比此前的公开产品有5~7%的精度提升。

地震、火山、海洋和大气是影响地球环境系统且相互关联的主要因素。受研究领域的分工影响,目前针对地震、火山、海洋和大气的预测和模拟系统是相对独立的,如海洋和大气运动一般是基于流体力学的模拟方法;而地震和火山模拟涉及岩石和板块的运动和断裂,一般采用基于固体力学的模拟方法。受限于数值方法和计算能力,尚未建立全耦合的模拟系统。针对此类紧密关联的地震、火山、海洋和大气活动,全关联的耦合模拟系统有助于人类提前采取措施,降低自然灾害对地球环境和生态的影响程度。中国科学技术大学近代力学系副教授,博士生导师黄生洪以《基于新神威平台的海底火山喷发与大气物理化学全耦合模拟》的主题报告。利用新神威超算算力,针对印度洋和汤加海底火山喷发多相界面耦合复杂动力学过程,以及喷发的烟尘及温室气体、海啸等对全球天气和气候及局部海洋区域的影响展开多尺度多学科综合模拟。模拟捕捉到了从冲击波、地震、海啸、蘑菇云到后续6-7天的动力学全过程,初步获得海洋、大气、火山和地震全耦合的影响效应,对于深化相关规律认知,建立我国在海洋科学领域里的先发优势具有重大的学术探索意义。

利用最新国产超级计算机来解决具有计算密集型特征的现实世界问题是目前面临的重要挑战之一。以能源危机为代表,高效催化材料在替代能源开发中发挥着关键作用。面对巨大的材料结构搜索空间和复杂的表面活性位点,湖南大学校党委常委、副校长,教授、博士生导师李肯立基于天河新一代超级计算机的百万催化材料筛选研究,实现了一个基于HPC+AI的高通量材料计算框架,能够在18,106个节点上实现百万催化材料的高通量筛选。对比国内外同类工作,可以在一天内完成其他研究者一年完成的候选催化材料筛选规模。本研究为促进替代能源的开发和高效可持续利用提供了新的高效方法。

四天70+论坛,聚焦“超算之美”、大数据、应用SaaS化、高性能计算、超算存储技术、可视分析、数值模拟、异构计算、编程模型与优化、稀疏矩阵计算、HPC开源软件栈等多个前沿技术领域,并涉及生物医药、“量子计算”、东数西算、黄河流域超算协同、图计算优化等新应用融合等话题还聚焦解析“东数西算”前沿热点,从产业、技术、政策等多维角度前瞻行业。

一枝独秀不是春,百花齐放春满园。HPC China2022再次实现高性能计算领域的突破,产学研用等多个方面的深度融合,结合科技界、企业界、高校等众多嘉宾带来的落地案例,共同推动中国超算事业的健康发展。

审核编辑：汤梓红