IBM公司正继续在高性能计算领域投入巨资

IBM公司在HPC（高性能计算）市场与工作负载领域拥有着悠久而丰富的历史传统。我个人关注的第一套IBM HPC系统是2004年公布的BlueGene，根据蓝色巨人的说法，这台设备“专为帮助生物学家观察蛋白质折叠与基因发展中的无形过程而生。”我曾经在AMD公司长期任职，期间也曾向前摩托罗拉同事询问过IBM PowerPC架构的相关问题。在此之后，Summit、Sierra以及CORAL等超级计算机的一系列辉煌胜利，也让我不断加深对于IBM公司市强大影响力的印象。最近有人质疑IBM公司是否有能力继续在HPC市场上保持创新——我能够理解这种疑问，毕竟美国能源部最近宣称其El Capitan、Frontier以及Shasta等超级计算机订单都将被交给克雷公司。但是，我认为这样的观点确实忽略了HPC领域的大局趋势及其发展方向。

在我看来，所谓“HPC”代表的其实是三块市场，而不仅仅是一块：

• 联邦政府资助的大型半定制系统，主要占据全球超算五百强的前五到十名位置。目前CORAL就归属于这一部分。
• 政府资助的小型设施，主要采用商用现成部件构成。
• 财务与能源垂直行业所使用的企业级系统，一般不会出现在超算五百强榜单当中。

IBM公司主要参与第一块与第三块市场，当然在第二块市场上也有一定涉猎。考虑到这样的背景，我们才能进一步分析IBM在第二与第三块市场上取得的成功。

The Weather Company GRAF

回到今年1月的CES展会，当时IBM及其子公司The Weather Company一道，公布了IBM全球高分辨率天气预报系统，简称GRAF。通过采用IBM POWER9架构的超级计算机，GRAF承诺成为世界上第一套能够每小时更新最新结果的商用天气系统。其能够预测天气事件，甚至报告地区性质的小规模雷暴。IBM方面表示，GRAF将使全球预测分辨率提高约200%——平均分辨率单位由12公里缩小至3公里。另一个关于GRAF的有趣事实是，其在模型当中引入了此前并未公布的飞机传感器数据，外加来自业余气象站的数据。

巴塞罗那超级计算中心（BSC）

虽然联想方面发布了大量与BSC项目相关的消息，但该项目归根结底始于IBM手中。IBM公司与巴塞罗那超级计算中心建立起长期合作伙伴关系，目前双方正在共同参与一系列正在进行的HPC研究项目。具体包括：

• 探索利用BlueGene Active Storage架构（我在前文中有提及）中的高性能内存内数据库。
• 利用软件定义环境（SDE）用于对HPC工作负载的探索。
• 利用HPC工具实现认知深度学习（特别是图像处理相关的任务）。
• IBM Power架构的自适应资源管理。

Eni

IBM公司的另一位有趣合作伙伴，则全球能源企业Eni。两家公司正在合作开发人工智能平台，旨在通过对碳氢化合物的选项勘探为Eni方面提供决策支持。碳氢化合物的早期勘探是一项复杂的工作，需要考虑到大量地质、地球化学以及物理数据，从而在原则上判断哪里可能存在碳氢化合物以及应在何处加以进一步勘探。AI技术有助于提供相关信息的背景与呈现效果。IBM公司指出，这套方案将建立起挖掘全部现有数据并获取洞察力的“认知发现”过程。

道达尔

几个月之前，IBM公司宣布为全球能源企业道达尔推出一款基于IBM POWER9架构的Pangea III超级计算机。IBM方面指出，Pangea III是“世界上功能最强大的商用计算机”，拥有25千万亿次计算能力与50PB存储容量。该超级计算机据称在全球超算五百强榜单中排名第十一。道达尔方面将利用Pangea III执行以下任务：

• 生成分辨率更高的地震成像结果，从而改进能源勘探与开发能力。
• 生成预测生产模型。
• 资产评估与选择。

美国陆军

在今年8月报告称，美国陆军购买了一台价值1200万美元的“超级计算机”，以供国防部内多个机构使用。关于此次采购，最有趣的一点就是这台超级计算机被存放在带有冷水的容器之内，能够在任何温度不超过130摄氏度的环境下正常运行。根据报道，这台计算能力为6千万亿次的机器采用148个节点，每个节点配备一块双插槽IBM POWER9处理器。国防部并未公开具体工作负载或应用内容，但通过其中安装的英伟达V100与T4，基本可以断定其主要用于机器学习类负载的处理。

关于量子HPC的未来

不少权威人士认为，IBM公司在其最近的POWER设计当中采用了相当疯狂的方式，即利用“瑞士军刀加速法”。考虑到IBM不断把CAPI、PCIe Gen4以及NVLink加入设备当中，相比之下以往的GPU、FPGA加速乃至共享式内存似乎已经不算什么事了。现在，GPU加速正风靡一时，FPGA也在蓬勃发展。IBM公司则看到了未来、主动下注、并获得成功，这也使其在新一轮加速竞争中提前占据了优势。

不同企业的量子比特类型。

同样的，我们也看到IBM公司在量子计算领域做出的努力。Moor Insights & Strategy分析师Paul Smith-Goodson本月概述了他认为量子计算有望发挥重大影响的具体领域：

利用定制属性对新的化学品、药物及材料进行建模、修改与设计，从而开发出新的药品、商业以及商用产品。

目前，我们利用超级计算机来解决各类优化问题，例如蒙特卡洛模拟、能源应用与债券价格分析等。量子计算机将实现更强大的模拟效果，并以更大规模提供更深层次的洞察力，同时带来更高的效率与更好的预测准确度。

将量子计算与人工智能相结合，可能会迸发出巨大的能量。人工智能可能变得比现在更加智能。CORAL很清楚，其未来发展方向并不是FLOPS怪兽，而是FLOPS加AI。

基本上，Smith-Goodson这里讨论的就是下一代HPC。IBM Research副总裁Jeffrey WElser博士在SEMICON West大会上发表的主题演讲中提到，中型量子计算机的开发大概还需要三到五年时间，但他也坦言距离量子计算真正带来全面助益还需要十到十五年时间。借助IBM Q Experience，研究人员们已经可以访问量子设备与模拟器，立即开始体验新时代下的量子运算方式。

毫无疑问，IBM公司是量子计算领域的领导者之一，甚至可以说是最强领导者。我们同样相信Moor Insights & Strategy方面做出的判断，而蓝色巨人必将在其中占有一席之地。

总结陈词

我希望大家能够全面了解HPC市场的当前态势，以及IBM公司在其中的参与度。首先，HPC市场涵盖的并不只有全球超算五百强中的前十大部分，同时也在快速延伸至企业财务、能源与制药等应用领域。其次，IBM公司在量子计算领域也拥有深厚的技术储备；因此，除了能够为五百强榜单中靠后的系统乃至企业级HPC应用场景提供服务之外，蓝色巨人也完全有望凭借量子潜能重新回归榜单前十位。虽然我们必须承认他们在近期冲击超算前十方面遭遇的挫败，但我认为IBM公司的HPC未来仍然一片光明，特别是考虑到其长达40年的量子研发投入历程。加油，蓝色巨人！