IT号外之HPC产业观察：HPC走下“神坛”

以往提起高性能计算（HPC）或超级计算机（Supercomputer），国人总有一种“高处不胜寒”的感觉，总觉得它离我们这些普通大众的生活很远，或认为只有发达国家才玩得起这种顶尖技术。

然而，近期最新的HPC全球TOP500和中国TOP100排行榜的公布，却让很多人改变了这种观点，尤其是中国TOP100“新科状元”——国防科技大学自主研制的“天河一号”为中国带来的千万亿次计算能力历史性突破，以及它在TOP500榜单上跻身第五的领先排名，让很多媒体和民众都振奋不已，再加上今年TOP100中有过半上榜HPC系统都是“国货”，以及中国进入TOP500排名的HPC系统在数量上只落后于美英法德这四个传统西方强国，比近邻的日、韩、俄罗斯还要略胜一筹的状况，更是让人们产生了这样一种感觉，即HPC在大家眼中已不再是高高在上、高深莫测的技术了，它已经开始走下“神坛”了。

从模拟核爆到玩转新网游

确实，HPC在中国正在走下神坛，开始进入高速发展+应用普及期，不过这一变化却并不是由国内HPC系统在性能上的提升引发的，相比之下更有说服力的证据，就是它的应用领域离普通百姓已是越来越近了。

对HPC发展历史稍有了解的人，一定知道它最早的用户主要是军事科研机构，其最初用途则是对核试验进行模拟，或用于辅助各种尖端武器的研发与实验。在军事领域的用户尝到了HPC的甜头后，由政府支持的教育科研机构以及一些关乎国计民生的重要行业、企业很快就成为了应用HPC技术的“第二梯队”。像人类基因组的研究、天气预报精度的提升、石油的勘探开发、未来新能源的研究、新型药物的研制、大型复杂机械设备的设计制造以及各基础学科教学科研项目的迅速推进，无一不受益于HPC提供的超强计算能力。

再接下来，积极构建和应用HPC系统的用户就轮到了那些与人们的日常工作、生活距离更近的、商业化程度更高的行业与企业。事实上，当你被那些视觉特效越来越多、越来越逼真的电影深深吸引和震撼的时候，你就已经分享到了电影特效和动漫制作行业应用HPC集群渲染出的快乐光影；当你在最新、最酷的网络游戏打造出的虚拟世界中尽情冲杀和战斗的时候，支持这些游戏运行重任的HPC系统就成为了你幸福的支点；当你感叹手中某款新型手机那精巧的外型和强大的功能时，你也许就体会到了HPC在日常工业产品辅助设计和制造环节中的价值。

“长尾效应”带来强劲驱动力

上述这样一个由政府和军用领域起步，到重要行业企业，再到大众化、商业化行业企业的发展道路，几乎是每一个国家在发展HPC产业和推广HPC应用的过程中所必经的。而中国的HPC应用状况，目前就正处于第三阶段的起始点上。从中国HPC TOP100榜单近几年的变化上，人们就可清晰地看到这一点，如去年TOP100榜单上用于能源行业的HPC系统还占据了总量的35%，今年其份额就降到了20%，而游戏行业的HPC系统则异军突起，以15%的数量份额首次打入TOP100行业领域排名的前三。

从TOP100的变化折射出的中国HPC应用领域扩展进程令人欣喜，而这一进程的推进速度更是令人惊叹——我们用了比发达国家短得多的时间就让HPC完成了从军转民，并为越来越多的行业提供服务的历程。而这一转变的驱动力，就是现在被人们普遍提及的人口“长尾效应”，正如温总理所说，中国无小事，任何事情乘以13亿人口，都变成了大事。假设13亿国民中有1%要同时访问任何一家网络银行，或对能源的需求突然增加，那么相关机构用来辅助业务运转和技术研发的IT系统就可能会不堪重负，甚至有崩溃的风险。而具备极强计算能力的HPC技术正是用来解决这种重大且又复杂的问题的，因此它才会被越来越多的行业以越来越快的速度接受和利用。

由此可见，过去我们谈及HPC的价值，往往是说基于HPC的科学计划可以在很大程度上代替实验科学，因此它对一个国家的科技发展、科技创新至关重要。而现在从中国人口的长尾效应来看，HPC的价值远不止于此，发展HPC对中国未来的任何面向公众的、基于信息系统的服务都是至关重要的，它们都可能需要HPC作为背后的支撑平台。随着中国从工业社会步入信息社会，中国人口的长尾效应将在各种信息系统上显现无遗，HPC的应用领域也将随之变得越来越广泛。

英特尔架构+摩尔定律功不可没

如果说从庞大人口中产生的无尽需求是驱动中国HPC产业高速发展及HPC应用迅速普及的“内因”，那么基于开放的架构、尤其是基于英特尔架构的服务器技术的革新和普及就是其必不可少的外部推动力了。

熟悉企业计算技术发展历程的业界人士可能还记得，在英特尔架构的服务器技术普及之前，HPC系统多是采用封闭的、基于专用架构的处理器、服务器、网络技术和应用软件来构建的，它们的性能虽然出色，可靠性也很过硬，但采购、应用和维护的成本却一直居高不下，这多多少少对HPC的普及和商业化造成了一定的障碍。而在基于工业标准的、在硬件制造和软件开发上持开放态度的英特尔架构服务器，以及与其密切相关的以太网和集群技术问世、普及后，用户们就获得了一个具有更高性价比的选择——利用这些软硬件技术构建一个HPC系统，各种成本都要比基于专用架构的方案节省得多，而且英特尔遵循摩尔定律对处理器及周边产品技术的持续更新换代，也让用户总有机会对自己的HPC系统进行更新换代，不断提升其计算能力和运行效率。

英特尔架构产品在HPC领域的这些竞争优势，使得它很快就获得了全球及中国那些渴望应用HPC的用户的青睐，在今年10月底公布的中国HPC TOP100排行榜上，就有77套上榜系统，包括排名第一的“天河一号”采用了英特尔的处理器，而在11月发布的全球HPC TOP500排行榜上，也有402套上榜系统采用了英特尔处理器，超过了全部系统的80%。而且在这些英特尔架构HPC系统的使用者中，商业用户所占的比例也越来越高。

这些数据，固然说明了英特尔架构产品在现今HPC领域的受欢迎程度，但它也说明了其对于全球及中国HPC产业发展和HPC应用普及的推动作用。从这个角度来说，英特尔架构+摩尔定律，对于加速HPC走下神坛、走近大众，实是功不可没！

结语

有了强劲的应用需求作为发展驱动力，又有基于英特尔架构的先进服务器技术作为助推器，中国HPC产业的发展是否会就此一帆风顺、一日千里呢？它在现阶段及未来的前进道路上还会面临哪些挑战与难题呢？对此，我们将在本周四（11月26日）发布的“IT号外之HPC焦点话题”一文中再做分解。