提到大數(shù)據(jù)、算力，普通人都不陌生，現(xiàn)在誰手機里還沒點AI計算能力了，但說起高性能計算HPC，聽起來就有些遙遠了。

高性能計算的原理，是將計算機和服務器聚合在一起，通過集群式并行工作提高處理速度，因為計算能力強大，可以幫助人類探索科學、工程和商業(yè)領域的一些世界最大計算問題的答案。

舉個例子，DNA測序需要比對成千上萬個堿基對，天氣預報需要融合幾十個維度的數(shù)據(jù)，石油天然氣勘探需要進行空間分析和建模，對于任何單一計算機來說都負荷太大了，有了高性能計算，就可以應對這些大型復雜的任務挑戰(zhàn)。

所以近些年，高性能計算越來越成為衡量企業(yè)、研究機構乃至一個國家高科技水平的重要標志。根據(jù)Hyperion研究，到2022年，全球高性能計算HPC市場預計將達到440億美元。

高性能計算逐漸為更多行業(yè)所青睞，而作為數(shù)字經(jīng)濟的底座，發(fā)展中國高性能計算產(chǎn)業(yè)的呼聲也越來越高，一些先知先覺的計算企業(yè)開始著手布局中國高性能計算產(chǎn)業(yè)。

比如聯(lián)想，2001年起進軍高性能服務器領域，是最早針對高等院校和科研院所進行產(chǎn)品開發(fā)與市場拓展的廠商，在高性能計算領域積累了大量成果。在國際組織“TOP500”公布的最新全球高性能計算機TOP500榜單中，聯(lián)想制造的高性能計算機占據(jù)184臺，以36.8%的總體份額，連續(xù)第七次名列全球高性能計算提供商份額第一名。在前不久的第七屆聯(lián)想創(chuàng)新科技大會（Lenovo Tech World 2021）上，聯(lián)想基礎設施方案業(yè)務集團（ISG）發(fā)布了最新的《聯(lián)想高性能計算解決方案白皮書》，為高性能計算進一步走進產(chǎn)業(yè)應用，畫下了完整的路線圖。比如聯(lián)想的戰(zhàn)略合作伙伴英特爾，從算力角度來講，面向多元化架構快速發(fā)展，通過異構的方式來去解決用戶不同算力上的需求，支持更多的工作負載，更豐富的場景，滿足更多的用戶需求，迎來更大的市場。

高性能計算的發(fā)展現(xiàn)狀如何？行業(yè)應用有哪些具體指標？讓我們從白皮書中來窺視中國高性能計算的路線圖，你可能會發(fā)現(xiàn)，聯(lián)想的進擊也是中國計算產(chǎn)業(yè)的進擊，是一場與我們每個人日常生活息息相關的技術躍遷。

“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”，這句話用來形容高性能計算近些年來的變化，倒也貼切。以往高性能計算主要應用在科研領域，用來模擬一些復雜的物理現(xiàn)象，比如天氣、流體動力、分子相互作用、天體計算等等，聽起來神秘又陌生。

現(xiàn)在，高性能計算也開始廣泛應用于工業(yè)，比如用于設計新產(chǎn)品、模擬測試方案，減少新產(chǎn)品開發(fā)的時間；用于媒體和娛樂，渲染讓觀眾身臨其境的特效，支持全球大型體育賽事的直播活動；還可以與AI機器學習相結合，用于檢測信用卡欺詐，訓練自動駕駛汽車，進行糖尿病、癌癥等疾病的診斷篩查。是不是立馬就覺得親切起來了？

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能（AI）和三維成像等技術的發(fā)展，許多企業(yè)和組織需要處理的數(shù)據(jù)規(guī)模都在呈指數(shù)級增長，高性能計算未來還有更大的增長空間，是當之無愧的大國重器。

而一個優(yōu)秀的HPC集群，往往需要以下幾個特征：

1.領先性能，需要基于最新的處理器、存儲和網(wǎng)絡技術，滿足業(yè)務所需的容量和性能要求；

2.建設經(jīng)驗。高性能計算的服務提供商應該具備為各種行業(yè)客戶提供HPC負載的實踐經(jīng)驗，從而保持業(yè)務高峰期的穩(wěn)定性；

3.系統(tǒng)性交付。要以最大性能運行，高性能計算必須讓存儲、網(wǎng)絡、計算等各個組件一起無縫運行，如果組件之間彼此跟不上，整個HPC基礎設施的性能也將受到影響，所以高性能計算的交付不僅需要軟硬件設備，還需要從系統(tǒng)層到應用軟件層的全面解決方案和技術服務，來為應用效果保駕護航。

這也是為什么在高性能計算產(chǎn)業(yè)擁有一席之地的，基本都是頭部服務器、計算廠商，具備系統(tǒng)性創(chuàng)新實力的企業(yè)，才具備打造“大國重器”的可能性。

大國重器，自然要能在關鍵領域里發(fā)揮千鈞之力。在《聯(lián)想高性能計算解決方案白皮書》中，著重提到了教育、生物醫(yī)藥、石油勘探重點領域。高性能計算已經(jīng)在千行百業(yè)中發(fā)揮其優(yōu)勢，我們不妨從重工業(yè)石油勘探入手，看看工匠聯(lián)想是如何為石油行業(yè)淬煉出數(shù)字時代的一把計算利刃。

隨著石油資源越來越少，石油開采也需要前往更復雜的地質(zhì)環(huán)境，比如山區(qū)，而通過地震波法勘探收集到的數(shù)據(jù)容量通常都是TB級別，要在最短時間內(nèi)完成計算，獲得最佳的勘探效益，就依賴于復雜的模型和計算集群支持，以往只能使用超級計算機完成，而高性能計算解的出現(xiàn)就提供了一種新選擇。

以石油解決方案為例，高性能計算在賦能石油行業(yè)時，主要具備五種特質(zhì)：

1.性能優(yōu)異。使用性能高、價格便宜的計算機集群系統(tǒng)，能夠滿足各種運算量極大的特殊數(shù)據(jù)處理算法需求，降低計算成本。聯(lián)想基于第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器的解決方案，就借助核心架構、內(nèi)存帶寬等方面的創(chuàng)新，增強了高性能計算系統(tǒng)的靈活性、功能性和互操作性，從而可以為科學探索、商業(yè)洞察等任務輸出更優(yōu)平臺性能。

2.網(wǎng)絡通信。聯(lián)想采用了千兆以太網(wǎng)來管理和監(jiān)控HPC系統(tǒng)，從而避免了網(wǎng)絡擁塞可能帶來的延遲和中斷，讓并行計算的數(shù)據(jù)通訊更加可靠穩(wěn)定。

3.存儲效率。大量采集回來的數(shù)據(jù)需要被存儲起來，這也迫使企業(yè)的計算環(huán)境以服務器為中心轉(zhuǎn)變成存儲為中心。為此，聯(lián)想設計了大容量高I/O吞吐率的系列存儲產(chǎn)品DSS-D/DSS-G，高達28PB的存儲容量、單集群高達400GB/s的I/O吞吐率、內(nèi)置IBMGPFS分布式文件系統(tǒng)等，可以滿足海量數(shù)據(jù)存儲、處理的高性價比與高可靠性。

4.AI技術。將新的CPU、GPU產(chǎn)品引入高性能計算，能夠讓AI智能計算等能力被應用到行業(yè)當中。比如聯(lián)想就與英特爾合作，將全新的第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器引入HPC集群。作為一款數(shù)據(jù)中心級 CPU，該處理器針對多種工作負載類型和性能水平進行了優(yōu)化，無論處于何處，都能快速處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，可以滿足一系列高性能計算的任務需求。同時，第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器還對人工智能進行了集成加速，讓生物醫(yī)藥、金融、制造等產(chǎn)業(yè)能夠借助高性能計算，更加快速輕松地打造并部署智能模型。

5.系統(tǒng)軟件。產(chǎn)業(yè)應用需要簡單易用的管理工具，聯(lián)想研發(fā)的LiCO高性能計算平臺就在地震處理系統(tǒng)中承擔著豐富的集群管理功能，包括集群管理和監(jiān)控功能；集群資源管理和作業(yè)調(diào)度功能；用戶和賬戶管理功能；集群系統(tǒng)監(jiān)控功能等，大大降低了產(chǎn)業(yè)側的管理和運維難度。

從硬件到軟件，聯(lián)想通過大量創(chuàng)新性研發(fā)，突破一大批高性能服務器的關鍵核心技術，從而打造出了支撐石油行業(yè)個性化需求的解決方案。不僅在石油領域，科學計算、城市管理、人工智能開發(fā)等產(chǎn)業(yè)中，聯(lián)想的高性能基礎設施也在發(fā)揮計算價值，助力實體經(jīng)濟的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動中國產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展進入新階段。

高性能計算帶來超強算力的同時，也帶來了更多的能耗。在國家碳中和、碳達峰的大環(huán)境下，高性能計算的建設也要充分考慮能耗。聯(lián)想正在努力使高性能計算同時具備低碳和超強算力。其中值得一提的是聯(lián)想的溫水水冷技術：

聯(lián)想獨創(chuàng)的溫水水冷技術利用純水或去離子水作為冷媒（安全、環(huán)保、維護成本低），采用間接冷板式液冷方式對服務器進行冷卻。通過減少對空調(diào)和系統(tǒng)風扇的需求，對比數(shù)據(jù)中心平均PUE1.9的普通的風冷系統(tǒng)，聯(lián)想能將算力平臺PUE值降至1.1以內(nèi)，節(jié)約42%的能耗。同時可以利用散熱溫升后至60°的回水，進行有效余熱再利用。使得能源有效再利用效率（ERE）和節(jié)能減排達到業(yè)界領先水平，大幅度降低計算所產(chǎn)生的能耗成本，以打造覆蓋全行業(yè)的綠色低碳的智能基礎設施解決方案。

《聯(lián)想高性能計算解決方案白皮書》中介紹，截至2020年，聯(lián)想先后為數(shù)萬個用戶成功實施了高性能機群，兩次承擔了中國科學院網(wǎng)絡計算中心主節(jié)點的建設任務。聯(lián)想幫助北京大學打造國內(nèi)首個溫水水冷高性能計算平臺“未名一號”，PUE值達到1.1，居于國內(nèi)領先水平，節(jié)省了50%的制冷散熱成本，每年為北京大學節(jié)省60萬度電。

聯(lián)想為北京市氣象局打造的溫水水冷高性能計算系統(tǒng)，在大幅提高北京氣象局核心業(yè)務計算能力近20倍的情況之下，通過溫水水冷節(jié)點、行間空調(diào)、微模塊等新技術，大大降低了系統(tǒng)運營成本，一年減少用電近200萬度，為客戶節(jié)省電耗30%。

一直以來，高性能計算都被看作是服務器廠商研發(fā)能力的體現(xiàn)。但僅有技術上的突破和成果，就足夠了嗎？在與多個傳統(tǒng)行業(yè)的交流中，不少管理者和IT人員都表達過類似的顧慮：根據(jù)行業(yè)特性需要定制化方案，現(xiàn)有人員無法滿足快速增長數(shù)字化需求……

在千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級過程中，算力是基礎，但自身的IT團隊未必具備用好“屠龍劍”的能力，造成不必要的浪費。對這些企業(yè)來說，除了優(yōu)秀的軟硬件產(chǎn)品，更難得的是共同奮斗、長期服務的意愿和能力。

為此，聯(lián)想也將合作哲學帶入了計算產(chǎn)業(yè)，主要體現(xiàn)在三個方面：

把產(chǎn)業(yè)當朋友，化繁為簡：《聯(lián)想高性能計算解決方案白皮書》中提到，前期聯(lián)想會和客戶進行充分地溝通和交流，了解客戶的需求和想法，同時基于自身的產(chǎn)業(yè)實踐經(jīng)驗，為客戶提供最佳實踐的方法論和建議。高性能計算集群的硬件和服務下單后，聯(lián)想會安排一個或者多個實施工程師到達客戶數(shù)據(jù)中心，完成實施服務。產(chǎn)業(yè)伙伴不需要花費大量的時間去學習集群知識、維護系統(tǒng)，通過實施工程師的豐富經(jīng)驗就能快速上手。在Lenovo Tech World 2021，聯(lián)想更是發(fā)布了TruScale服務品牌，把硬件、軟件、服務分散采購，設計、建設、運維分段實施的傳統(tǒng)模式，整合成了一站全包服務，讓傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型更加輕松便捷。

把客戶當朋友，一起“過日子”：在服務產(chǎn)業(yè)過程中，必然會遇到各種各樣的需求，聯(lián)想的態(tài)度是和產(chǎn)業(yè)伙伴“過日子”，與客戶站在一起解決問題。比如前不久受水災影響，鄭州一家銀行的數(shù)據(jù)中心宕機了，為了避免影響市民的正常交易，聯(lián)想的兩位工程師，一位負責劃船，一位負責背著備件涉水而過，走了兩個多小時到客戶數(shù)據(jù)中心，順利重啟系統(tǒng)。這種長期服務的精神，也讓很多客戶有了跟聯(lián)想“一生一世”的意愿。

把合作伙伴當朋友，掘金“新IT”：數(shù)字經(jīng)濟的機遇面前，聯(lián)想通過與全球戰(zhàn)略合作伙伴英特爾、ISV合作伙伴、上下游廠商等聯(lián)合創(chuàng)新，不斷推動高性能計算產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新、服務創(chuàng)新、模式創(chuàng)新，讓細分垂直場景也能高效地引入新計算集群來賦能業(yè)務發(fā)展。

得益于英特爾數(shù)十年的創(chuàng)新，第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器針對云、人工智能、企業(yè)、高性能計算、網(wǎng)絡、安全和物聯(lián)網(wǎng)等多種工作負載類型和性能水平進行了優(yōu)化，可以加速高性能計算、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等應用，為各行業(yè)構建靈活高效平臺，加速產(chǎn)業(yè)數(shù)智化變革的進程。

比如在某南方醫(yī)院中，聯(lián)想為其構建了將近一個億的整體系統(tǒng)，其中慢性病管理使用的手環(huán)、監(jiān)測儀器，醫(yī)院的服務器、存儲、云平臺軟件、各種各樣的終端，均由聯(lián)想提供，聯(lián)想的生態(tài)合作伙伴英特爾也參與其中，共同打造更完整、符合業(yè)務場景的行業(yè)個性化解決方案。

第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器，連同英特爾的連接、存儲和軟件產(chǎn)品以及 oneAPI 跨架構工具，形成的產(chǎn)品組合能夠提供強大而靈活的解決方案，讓行業(yè)客戶的傳輸更快、存儲更多、計算更廣。另外，全新第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器也在核心架構上創(chuàng)新，更高的內(nèi)存帶寬和配置靈活性，帶來出色性能，為多云架構的無縫協(xié)作奠定了基礎，可以滿足產(chǎn)業(yè)客戶對多云的需求。

聯(lián)想的合作哲學也展現(xiàn)出一個事實，計算領域的競爭不僅僅是產(chǎn)品的競爭，還是生態(tài)和系統(tǒng)的競爭，唯有如此才能讓產(chǎn)業(yè)享受到最優(yōu)質(zhì)的服務。聯(lián)想的長期陪伴，也是對產(chǎn)業(yè)最長情的告白。

聯(lián)想的高性能計算實力，正在得到更多伙伴的認可，成為數(shù)字經(jīng)濟的關鍵支撐。觀察聯(lián)想的布局與動作，會發(fā)現(xiàn)高性能計算正好踩在智能加速的時間點上。英特爾作為戰(zhàn)略合作伙伴，也運用自身的創(chuàng)新技術給予無遺余力的支持。

我們都知道AI為核心的智能技術會給國民經(jīng)濟帶來提質(zhì)增效的重要價值，而公開數(shù)據(jù)顯示，目前AI的產(chǎn)業(yè)滲透率還不到10%。阻撓在智能技術和產(chǎn)業(yè)升級之間的，正是算力這把鑰匙。

用算力開啟智能加速時刻，聯(lián)想至少扮演了三種角色：

1.救火隊。隨著智能城市、智慧產(chǎn)業(yè)的項目推進，各類傳感器等數(shù)據(jù)生成設備越來越多，一些領域的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)更新頻次無限增長，已經(jīng)到了不堪重負的階段，需要聯(lián)想高性能計算作為救火隊員，快速解決這些領域的數(shù)據(jù)爆炸之困。

2.布道師。AI產(chǎn)業(yè)化應用后，越來越多的企業(yè)和組織需要高性能計算來支撐AI訓練、AI計算，HPC服務商也是智能時代的布道師，通過極致算力、專業(yè)服務，讓AI能夠轉(zhuǎn)化為企業(yè)、城市、國家的優(yōu)勢競爭力，奠定先發(fā)優(yōu)勢。

3.護衛(wèi)者。對于計算產(chǎn)業(yè)來說，還要確保數(shù)據(jù)資產(chǎn)的安全與穩(wěn)健，高可靠性的數(shù)字基礎設施、自主研發(fā)的核心技術等現(xiàn)實需求，也在推動IT產(chǎn)業(yè)不斷迭代，聯(lián)想這樣的高性能計算基礎設施提供商更承擔著護衛(wèi)數(shù)字經(jīng)濟長期發(fā)展的重要角色。

總體而言，聯(lián)想為中國高性能計算產(chǎn)業(yè)貢獻了獨一無二的探索和方案，這也是科技企業(yè)的社會責任所在，在充滿不確定性的時代，能夠不斷出發(fā)、不斷探尋、不斷擁抱新技術，最終為世界找到一個確定性的價值和答案。

當高性能計算登上時代舞臺，聯(lián)想也成為數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟緊密結合的助推器，找到了開啟自身增長的那把時代之鑰。

對處理器如何賦能高性能計算感興趣的讀者，可以在英特爾官網(wǎng)獲取更多信息。