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“算”出強大科創力——之江實驗室探訪記

2023-04-20 16:36:03 來源：經濟參考報

在杭州城西科創大走廊核心地帶，走進之江實驗室計算與數據中心，一臺臺黑色機柜列隊排開，一盞盞指示燈不停閃爍，“之江天目”異構智能計算機在高速運轉。

一秒鐘可進行百億億次運算，這里是目前國內同類新型研發機構中規模最大、等級最高的算力中心之一，也是中國智能計算快速發展的縮影。

【資料圖】

智能計算機有什么“超能力”？為科研和生產帶來了什么？記者近日與“算力中國行”調研團一起來到之江實驗室進行實地探訪。

創新突破背后的“超能力”

今年3月，之江實驗室深度參與的“FAST精細刻畫活躍重復快速射電暴”入選“2022年度中國科學十大進展”，并位列第2位。實際上，這一天文觀測的重大成果很大程度是“算”出來的。

“‘中國天眼’FAST夜以繼日地巡視著浩瀚宇宙，每天能產生高達250TB的數據，可以裝滿250臺個人電腦?！敝瓕嶒炇抑悄苡嬎闫脚_研究中心高級工程專家陳華曦給出一個形象的比喻：快速射電暴探測，好比要在FAST觀測數據“大海”中，撈取出快速射電暴信號這根“針”，高性能智能計算是重要支撐。

陳華曦說，研究團隊通過智能計算數字反應堆大科學裝置，研究設計科學智能算法，數字反應堆每秒可進行百億億次運算，可以規?；綔y快速射電暴等天體輻射現象。

這相當于將人工不可能完成的計算工作量壓縮到了兩三個小時。高效的計算處理手段也讓FAST成為世界上發現快速射電暴脈沖最多的望遠鏡。

“射電天文數據量大、復雜度高，高性能智能計算是天文數據處理中持續的核心需求和前沿限制瓶頸。將智能計算技術引入天文領域，讓天文學者看到了解決天文數據處理難題的曙光?！盕AST首席科學家李菂說。

不僅計算天文。借力智能計算與人工智能技術，高性能計算正在賦能多領域的科研創新：在水稻4萬多個基因中破解其基因密碼，推動作物育種從“試驗選優”向“計算選優”；智能計算制藥開放平臺依托數字反應堆的強大算力，搭建基于智能計算的高通量虛擬篩選工作流，快速分析分子與蛋白之間的相互作用，發現能夠有效干預疾病發生的潛在藥物分子……

目前在之江實驗室，每天要完成超過200余項計算研發任務，科學研究的變革正在進行。

“智能計算為基礎研究帶來了新工具和新范式。”之江實驗室主任、浙江大學黨委副書記，智能計算數字反應堆總設計師朱世強說，科研人員未必預料得到的創新突破，未來也許就會在智能計算與各領域的融合創新中涌現出來。

讓算力更“聰明”“好用”

光是“能算”還不夠，還要讓科學計算更“聰明”、更“好用”。

之江實驗室智能計算軟件研究中心主任潘愛民告訴記者，算力資源天然存在的異構性，以不同技術實現的計算能力，往往出自不同的系統架構或指令集，在實踐中算力的異構和軟件不兼容是普遍存在的，這不僅提高了算力使用的門檻，也使得算力利用率往往難以得到有效提高。

“一個規模較大的數據中心每天要面臨大量復雜的計算需求，這就需要根據不同的任務所需，以最佳方式利用既有計算資源和最恰當的計算方法，解決實際問題?！迸藧勖裾f。

2022年，之江實驗室推出了“之江瑤光”智能計算操作系統，各種異構算力資源形成了一個龐大的“算力池”，可同時供大量科研項目共享使用，既做到“牽線搭橋”，又可以“運籌帷幄”。

所謂“牽線搭橋”，是用戶和算力之間，通過一個“資源連接器”，聚合高性能計算、智能超算等不同類型算力資源，將算力調度的損耗降到低于10%。

所謂“運籌帷幄”，是按策略對數據進行編排調度，把數據高效傳達到計算集群和節點，讓每臺計算機物盡其用，協同整合算力可達10EFlops（每秒1000億億次浮點運算）。

目前，之江瑤光的算力服務能力已經在材料、基因、制藥、天文、育種等科學研究領域落地應用?！鞍凑宅F在的敏捷迭代開發模式，這個系統會變得越來越高效，也越來越智能。”潘愛民說。

智能計算賦能百業發展

今年以來，之江實驗室算力利用率增長了近50%。作為科技創新和產業數字化發展的重要依托，算力高速運轉背后是產業的智能升級。