第11期 2019/09/11
IBM公司正繼續(xù)在高性能計算領(lǐng)域投入巨資
IBM公司在HPC（高性能計算）市場與工作負(fù)載領(lǐng)域擁有著悠久而豐富的歷史傳統(tǒng)。我個人關(guān)注的第一套IBM HPC系統(tǒng)是2004年公布的BlueGene，根據(jù)藍(lán)色巨人的說法，這臺設(shè)備“專為幫助生物學(xué)家觀察蛋白質(zhì)折疊與基因發(fā)展中的無形過程而生。”我曾經(jīng)在AMD公司長期任職，期間也曾向前摩托羅拉同事詢問過IBM PowerPC架構(gòu)的相關(guān)問題。在此之后，Summit、Sierra以及CORAL等超級計算機(jī)的一系列輝煌勝利，也讓我不斷加深對于IBM公司市強(qiáng)大影響力的印象。最近有人質(zhì)疑IBM公司是否有能力繼續(xù)在HPC市場上保持創(chuàng)新——我能夠理解這種疑問，畢竟美國能源部最近宣稱其El Capitan、Frontier以及Shasta等超級計算機(jī)訂單都將被交給克雷公司。但是，我認(rèn)為這樣的觀點確實忽略了HPC領(lǐng)域的大局趨勢及其發(fā)展方向。
在我看來，所謂“HPC”代表的其實是三塊市場，而不僅僅是一塊：
- 聯(lián)邦政府資助的大型半定制系統(tǒng)，主要占據(jù)全球超算五百強(qiáng)的前五到十名位置。目前CORAL就歸屬于這一部分。
- 政府資助的小型設(shè)施，主要采用商用現(xiàn)成部件構(gòu)成。
- 財務(wù)與能源垂直行業(yè)所使用的企業(yè)級系統(tǒng)，一般不會出現(xiàn)在超算五百強(qiáng)榜單當(dāng)中。
IBM公司主要參與第一塊與第三塊市場，當(dāng)然在第二塊市場上也有一定涉獵。考慮到這樣的背景，我們才能進(jìn)一步分析IBM在第二與第三塊市場上取得的成功。
The Weather Company GRAF
回到今年1月的CES展會，當(dāng)時IBM及其子公司The Weather Company一道，公布了IBM全球高分辨率天氣預(yù)報系統(tǒng)，簡稱GRAF。通過采用IBM POWER9架構(gòu)的超級計算機(jī)，GRAF承諾成為世界上第一套能夠每小時更新最新結(jié)果的商用天氣系統(tǒng)。其能夠預(yù)測天氣事件，甚至報告地區(qū)性質(zhì)的小規(guī)模雷暴。IBM方面表示，GRAF將使全球預(yù)測分辨率提高約200%——平均分辨率單位由12公里縮小至3公里。另一個關(guān)于GRAF的有趣事實是，其在模型當(dāng)中引入了此前并未公布的飛機(jī)傳感器數(shù)據(jù)，外加來自業(yè)余氣象站的數(shù)據(jù)。
巴塞羅那超級計算中心（BSC）
雖然聯(lián)想方面發(fā)布了大量與BSC項目相關(guān)的消息，但該項目歸根結(jié)底始于IBM手中。IBM公司與巴塞羅那超級計算中心建立起長期合作伙伴關(guān)系，目前雙方正在共同參與一系列正在進(jìn)行的HPC研究項目。具體包括：
- 探索利用BlueGene Active Storage架構(gòu)（我在前文中有提及）中的高性能內(nèi)存內(nèi)數(shù)據(jù)庫。
- 利用軟件定義環(huán)境（SDE）用于對HPC工作負(fù)載的探索。
- 利用HPC工具實現(xiàn)認(rèn)知深度學(xué)習(xí)（特別是圖像處理相關(guān)的任務(wù)）。
- IBM Power架構(gòu)的自適應(yīng)資源管理。
Eni
IBM公司的另一位有趣合作伙伴，則全球能源企業(yè)Eni。兩家公司正在合作開發(fā)人工智能平臺，旨在通過對碳?xì)浠衔锏倪x項勘探為Eni方面提供決策支持。碳?xì)浠衔锏脑缙诳碧绞且豁棌?fù)雜的工作，需要考慮到大量地質(zhì)、地球化學(xué)以及物理數(shù)據(jù)，從而在原則上判斷哪里可能存在碳?xì)浠衔镆约皯?yīng)在何處加以進(jìn)一步勘探。AI技術(shù)有助于提供相關(guān)信息的背景與呈現(xiàn)效果。IBM公司指出，這套方案將建立起挖掘全部現(xiàn)有數(shù)據(jù)并獲取洞察力的“認(rèn)知發(fā)現(xiàn)”過程。
道達(dá)爾
幾個月之前，IBM公司宣布為全球能源企業(yè)道達(dá)爾推出一款基于IBM POWER9架構(gòu)的Pangea III超級計算機(jī)。IBM方面指出，Pangea III是“世界上功能最強(qiáng)大的商用計算機(jī)”，擁有25千萬億次計算能力與50PB存儲容量。該超級計算機(jī)據(jù)稱在全球超算五百強(qiáng)榜單中排名第十一。道達(dá)爾方面將利用Pangea III執(zhí)行以下任務(wù)：
- 生成分辨率更高的地震成像結(jié)果，從而改進(jìn)能源勘探與開發(fā)能力。
- 生成預(yù)測生產(chǎn)模型。
- 資產(chǎn)評估與選擇。
美國陸軍
在今年8月報告稱，美國陸軍購買了一臺價值1200萬美元的“超級計算機(jī)”，以供國防部內(nèi)多個機(jī)構(gòu)使用。關(guān)于此次采購，最有趣的一點就是這臺超級計算機(jī)被存放在帶有冷水的容器之內(nèi)，能夠在任何溫度不超過130攝氏度的環(huán)境下正常運(yùn)行。根據(jù)報道，這臺計算能力為6千萬億次的機(jī)器采用148個節(jié)點，每個節(jié)點配備一塊雙插槽IBM POWER9處理器。國防部并未公開具體工作負(fù)載或應(yīng)用內(nèi)容，但通過其中安裝的英偉達(dá)V100與T4，基本可以斷定其主要用于機(jī)器學(xué)習(xí)類負(fù)載的處理。
關(guān)于量子HPC的未來
不少權(quán)威人士認(rèn)為，IBM公司在其最近的POWER設(shè)計當(dāng)中采用了相當(dāng)瘋狂的方式，即利用“瑞士軍刀加速法”�？紤]到IBM不斷把CAPI、PCIe Gen4以及NVLink加入設(shè)備當(dāng)中，相比之下以往的GPU、FPGA加速乃至共享式內(nèi)存似乎已經(jīng)不算什么事了。現(xiàn)在，GPU加速正風(fēng)靡一時，F(xiàn)PGA也在蓬勃發(fā)展。IBM公司則看到了未來、主動下注、并獲得成功，這也使其在新一輪加速競爭中提前占據(jù)了優(yōu)勢。
不同企業(yè)的量子比特類型。
同樣的，我們也看到IBM公司在量子計算領(lǐng)域做出的努力。Moor Insights & Strategy分析師Paul Smith-Goodson本月概述了他認(rèn)為量子計算有望發(fā)揮重大影響的具體領(lǐng)域：
利用定制屬性對新的化學(xué)品、藥物及材料進(jìn)行建模、修改與設(shè)計，從而開發(fā)出新的藥品、商業(yè)以及商用產(chǎn)品。
目前，我們利用超級計算機(jī)來解決各類優(yōu)化問題，例如蒙特卡洛模擬、能源應(yīng)用與債券價格分析等。量子計算機(jī)將實現(xiàn)更強(qiáng)大的模擬效果，并以更大規(guī)模提供更深層次的洞察力，同時帶來更高的效率與更好的預(yù)測準(zhǔn)確度。
將量子計算與人工智能相結(jié)合，可能會迸發(fā)出巨大的能量。人工智能可能變得比現(xiàn)在更加智能。CORAL很清楚，其未來發(fā)展方向并不是FLOPS怪獸，而是FLOPS加AI。
基本上，Smith-Goodson這里討論的就是下一代HPC。IBM Research副總裁Jeffrey WElser博士在SEMICON West大會上發(fā)表的主題演講中提到，中型量子計算機(jī)的開發(fā)大概還需要三到五年時間，但他也坦言距離量子計算真正帶來全面助益還需要十到十五年時間。借助IBM Q Experience，研究人員們已經(jīng)可以訪問量子設(shè)備與模擬器，立即開始體驗新時代下的量子運(yùn)算方式。
毫無疑問，IBM公司是量子計算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者之一，甚至可以說是最強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)者。我們同樣相信Moor Insights & Strategy方面做出的判斷，而藍(lán)色巨人必將在其中占有一席之地。
總結(jié)陳詞
我希望大家能夠全面了解HPC市場的當(dāng)前態(tài)勢，以及IBM公司在其中的參與度。首先，HPC市場涵蓋的并不只有全球超算五百強(qiáng)中的前十大部分，同時也在快速延伸至企業(yè)財務(wù)、能源與制藥等應(yīng)用領(lǐng)域。其次，IBM公司在量子計算領(lǐng)域也擁有深厚的技術(shù)儲備；因此，除了能夠為五百強(qiáng)榜單中靠后的系統(tǒng)乃至企業(yè)級HPC應(yīng)用場景提供服務(wù)之外，藍(lán)色巨人也完全有望憑借量子潛能重新回歸榜單前十位。雖然我們必須承認(rèn)他們在近期沖擊超算前十方面遭遇的挫敗，但我認(rèn)為IBM公司的HPC未來仍然一片光明，特別是考慮到其長達(dá)40年的量子研發(fā)投入歷程。加油，藍(lán)色巨人！
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