【高性能计算三道坎】 高性能计算

　　 　　产业环节缺断的前提下，中国高性能计算还有多少严峻的问题有待解决？ 　　今年2月，在高性能计算战略研究咨询组第二次研讨会上，院士及专家们除了对过往50年有所总结，更是对未来10到15年中国高性能计算的发展，给出了方向。
　　中国高性能计算机在运算速度上的飙升，容易让人以为中国高性能计算接近了国际水平。但中国高性能计算从业者给出的答案是，“还差得远呢”。
　　根据计世资讯数据，2005年，IBM、HP在中国高性能计算机市场占据了主要地位，占市场总量的83.3%。其中IBM市场占有率达到了52.5%，HP市场占有率为32.8%。其余市场中主要供应商，SUN、联想、曙光、浪潮等公司，市场份额都低于5%。
　　“在银行系统里跑的高性能计算设备，几乎青一色是国外品牌，即使在低端服务器中，国外品牌也占去了95%以上。”主管服务器业务的浪潮集团高级副总裁王恩东坦率地说。这个数字得到了联想集团首席科学家祝明发的认可。
　　高性能计算机应用于两个领域――科学计算和金融、电信等商业领域。前者仅占高性能计算机应用的5%，绝大部分的应用在商业领域。在中国，高性能计算机多应用于气象、石油、基因工程等科学计算领域，在商业应用领域，国产高性能计算机应用寥寥无几。
　　那么，中国高性能计算机，到底差在哪里？
　　核心技术的缺失
　　北京华大基因研究中心生物信息部应用平台陈杰副主管接受记者采访时说，在华大研究中心的实际应用过程中，国产高性能计算设备在单节点内存容量、I/O控制方面还是和国外产品存在差距，不能满足华大中心的某些应用。
　　中国科学院计算技术研究所系统机构研究部主任孙凝晖也直言不讳地告诉记者，在CPU等关键技术方面的差距，的确影响了国产高性能计算产品的性能。而王恩东则认为，中国高性能计算机与国外的差距，最主要的是在关键技术上。
　　尽管中国拥有曙光、深腾、天梭系列等高性能计算机，但掩盖不了的一个事实是，许多关键的部件如CPU等均购自国外。“我们能做高性能计算机了，但是设备都来自国外，甚至有小品牌的机器是攒出来的。”一位老专家说。
　　可以说，高性能计算与国外的差距，是中国整个信息产业水平与国外的差距。这是国人对于“中国芯”情结偏重的原因。集成电路制造业以及集成电路装备制造业是一个国家信息产业的基础之一。长期以来，由于受到产业链失衡、巨大的进出口逆差、知识产权问题、高层次人才匮乏、资金投入不足、研发体系与市场体系不完备等问题的困扰，中国集成电路制造业以及集成电路装备制造业水平明显落后于世界先进水平。日前，由中国科学院计算技术研究所设计研发的“龙芯2号增强型处理器芯片设计”(龙芯2E)面世，可以说是国家对芯片业务的探索。
　　
　　“算得快”更要“用得好”
　　
　　“过去的落后状况，使得国人单纯追求速度指标上追英赶美，而忽视了应用。”王恩东说，中国信息产业存在着“重指标不重应用”的风气，高性能计算的衡量指标应该是应用的效能而非计算机的性能。
　　近10多年来，一台台超级计算机都在努力追求更强大的计算能力，计算速度一直是国际高性能计算领域的一个风向标。但是越来越多的高性能计算业内人士已经认识到，速度已经不是评判高性能计算能力的单一标准。对用户来说，最重要的是实际应用中运算效能。NEC公司的地球模拟器高性能计算机曾经长期占据世界高性能计算机的头把交椅，它的实际效能也只有30%左右，而据国内第一线高性能计算应用人员介绍，国产的高性能计算机的实际效能的上限只有10%左右。
　　2004年，曙光4000A高性能计算机一经诞生就达到了世界高性能计算机十强的水平。计算能力更加强大的曙光5000高性能计算机也已经在研发中，中国的高性能计算可以说已达到世界先进水平，成为继美、日之后，世界高性能计算的“第三股力量”。但是，曙光4000A主要研发者孙凝晖告诉记者，“制造水平可达到世界前三强，从应用水平上面来说，我们只能排在第五，美、日、德、英国排在我们前面。”李国杰院士在多个场合说，应用需求是整个高性能计算机发展的主导因素，在这一点上，我们要比美国等发达国家落后15年左右。
　　国内应用软件的缺乏是影响高性能计算应用水平的阻碍因素之一。高性能计算在中国的发展相对于国外而言，仍属于刚刚起步。所以应用平台、中间件等大多是使用现成产品多，自行开发少。高性能计算应用软件专业性强，并非一般成熟的商业软件公司所能开发的。没有长时间积累和大量资金的投入，要想在短时间能开发出适合中国各行业特点的应用软件并非易事。这也导致了由于目前国内的高性能计算产品的厂商，主要以硬件销售为主，出现了“卖机器的不管用机器的”尴尬局面。
　　王恩东介绍说，为了促进与其他厂商国内高性能计算应用方面的合作，2005年浪潮与国家“863计划”成立了“浪潮创新奖”，以寻找和鼓励高性能计算方面的合作伙伴。2005年开始第一届评奖，但今年发现，很难找到新的伙伴参与进来评奖。
　　“不是软件公司没有看到这个市场，而是这个市场的回报周期太长和软件复杂。曾经有一些软件公司进来做，又纷纷退出了，研发周期太长，国内的软件公司撑不住。”王恩东认为，应用软件的缺乏，亦是中国现有的经济状况构成的。
　　曙光集团总裁历军对记者说: “关于应用软件的问题，还需要一定的时间，由于它涉及到方方面面，特别是一些基础科学领域，涉及到国家非常尖端科技的领域，不仅仅是一个软件本身的问题，应该说是一个系统工程，还需要一个相当长的时间来积累和解决。”
　　中国惠普服务器高级产品经理陈武胜告诉记者，虽然目前国内高性能计算的厂商以硬件销售为主，但是随着时间的推移，他们在高性能计算方面的经验积累逐渐增加，最终也会和惠普现在一样，以提供解决方案为主，最终还是要落脚在“用好高性能计算”。 曙光已经开始在应用方面与合作伙伴开展多方面的合作。刚刚完成的曙光用户体验中心，就是利用曙光自身的硬件平台，结合其他软件厂商的产品，向客户展示各种应用解决方案。
　　
　　离“平民化”还有多远？
　　
　　“南开之星”是目前中国高校中运行速度最快的高性能计算系统之一。使用的用户除了校内的学生教师以外，
　　大部分是受到天津市科委专项基金支持的用户，真正自己承担使用费用的用户还是少数。“并不是高性能计算有多么神秘和高深，而是用户缺少使用意识，感觉‘用不用都行’。”南开大学科学计算研究所“南开之星”的一位管理人员如是说。
　　相应人才匮乏、使用效率低下，已经制约中国高性能计算应用水平的发展。了解高性能计算的专业人才毕竟是少数，熟悉相应学科应用又同时掌握计算算法程序设计的人员更是凤毛麟角。陈杰告诉记者，在华大基因研究中心，许多项目组中的科研人员大都来自计算机以外学科，虽然对程序编写有所了解，但是毕竟并非科班出生，有些程序上机运行之后效果差强人意。
　　发展起步晚是造成目前高性能计算用户市场有待培养的原因之一，所以无论是政府、设备生产商，还是教育科研机构，都应积极承担起对高性能计算用户的教育培训职责。上海大学先进计算和应用中心常务副主任徐炜民对记者说: “在中心成立之初，我们在高性能计算方面的培训相对比较少，很多人对高性能计算的概念还不清楚，根本不敢用。在我们为上海市高校系统进行了几次培训之后，立竿见影，马上就产生了效果，很多人从不敢用，到愿意用，发展到一直和我们合作。”
　　上海超级计算中心副主任袁俊给记者举了奇瑞汽车例子，“我认为奇瑞汽车很值得敬佩，以前奇瑞做过仿制的道路，他们不会在高性能计算机上做汽车安全性的分析。但是，随着奇瑞将自主研发作为发展重点之后，他们一下子就体会到了利用高性能计算这种手段，对于汽车设计的所带来的好处。”
　　价格的高昂是用户对高性能计算机敬而远之的原因之一。动则上千万上亿的价钱让很多公司消受不起。孙凝晖说，计算所下一步的重点是研发“低成本”的高性能计算机，希望未来每个研发设计人员桌面上都有一个高性能计算机。这对高性能计算机的功耗、使用的简单度的要求比较高。