2024第二十届全国高性能计算学术年会精彩启幕

　　“新质生产力”正驱动着人工智能潜能的释放，算力服务的浪潮涌动，AI应用的光芒愈发耀眼，这一切汇聚成“算力时代”的学术盛宴。这场盛宴，正是第20届CCF全国高性能计算学术会议（简称“CCF HPC China 2024”）的现场实况。

　　2024年9月24日至26日，由中国计算机学会主办，携手中国计算机学会高性能计算专业委员会、华中科技大学及上海交通大学，并得到了中国地质大学(武汉)和北京并行科技股份有限公司的支持，本次大会在湖北武汉隆重举行。作为与“德国ISC”和“美国SC”齐名的全球三大超算盛会之一，“CCF HPC China 2024”以其深厚的学术积淀和国际影响力，再次巩固了在全球高性能计算领域的领导地位。

　　随着大会的开幕，各界专家、学者齐聚一堂，共同探讨高性能计算技术的未来趋势。开幕式和主论坛在12位中外院士的引领下，持续了一整天，全球顶尖专家的精彩分享和展览，展现了卓越的学术深度与广泛的行业影响力。

　　次日，大会的讨论与交流持续升温，未见丝毫减退之势。在这场全球瞩目的科技盛会上，高性能计算领域的顶尖专家和学者以深刻的见解和学术洞察力，引领着分享和讨论向着更高的学术境界迈进。

　　在25日的会议中，一系列精彩的主题分享凸显了高性能计算在不同领域的关键作用。从生命科学到大数据处理，从稀疏矩阵计算到智能汽车的设计优化，演讲专家深入剖析了高性能计算如何塑造未来产业。其中，不得不提的是如何将这些算力更广泛地应用于实际中。例如，Meta的Llama3大模型性能实现了重大飞跃，其4000亿参数的性能直逼GPT-4。这一成就得益于Meta庞大的基础设施，包括高性能服务器和先进的数据处理中心，使其能够高效处理大规模数据和复杂计算任务。

　　HPC在众多行业领域中发挥着重要作用，但其资源的高效应用和普及仍面临挑战。通过构建更加开放和互联的超算网络，可以有效克服现有难题。国家高性能计算机工程技术研究中心副主任曹振南强调，通过网络连接全国已建成的超算中心、智算中心，形成统一的应用环境，降低使用门槛，提高超算资源的应用水平是现阶段发展的重点。

　　在生命科学领域，高效处理大规模数据是推动研究进展的关键。高通量实验技术的进步推动了海量数据的增长，传统数据分析工具已无法满足当前需求，科学家们开始寻求更强大的计算资源。高性能计算（HPC）集群因其处理复杂计算任务的能力而成为研究中不可或缺的工具。北京大学高级工程师、昌平实验室高级研究员孔雷表示，生命科学计算需求的市场规模每6年翻一倍，生命科学研究越来越依赖数据驱动，计算能力已经成为其核心竞争要素。利用面向实践的生命科学高性能集群性能评测及分析框架，可显著提升该领域的计算效率。

　　AI时代，计算速度的提升成为提高企业竞争力的关键。IDC报告预计，全球数据量将从2020年的44ZB增长至2025年的175ZB。面对数据浪潮，有效的计算加速不仅能大幅提升数据处理效率，还能缩短决策时间，加快产品上市速度。俄罗斯科学院院士、俄罗斯科学院马尔丘克数值数学研究所所长Eugene Tyrtyshnikov认为，想要使计算更快，需要提高超级计算机的功率并改进现有算法以适应新的计算架构。同时，可适当寻求低参数的数据模型或使用小参数集实现高效工作。

　　稀疏矩阵计算的进展也对并行处理技术提出了新的挑战和机遇。中国石油大学(北京)教授刘伟峰坦言，在稀疏矩阵计算领域面临形状规则化、负载均衡等关键性能挑战。优化这些方面不仅能提升计算效率还能增强整体算法的应用广度和深度。实际上将高性能转化为高实用性需要在数据结构和算法设计上进行深入研究与创新。

　　随着人工智能技术的飞速发展AI加速计算已成为推动高性能计算（HPC）进步的关键工具。市场研究机构Marketsand Markets的报告显示全球AI加速器市场预计将从2020年的13.6亿美元增长至2025年的70亿美元这一增长主要来自深度学习和机器学习需求的推动这些技术需要处理大量的矩阵计算。微软亚洲研究院研究员李琨介绍了有关高性能计算演变范式的案例以及关于MatrixScience的案例研究分享了三个启示：简化工作更好利用现有数据库；通过统一操作帮助HPC工作负载实现更好性能；让HPC工作负载也“享受”AI加速。

　　面对AI模型规模急剧扩大适用于超大规模训练的算力资源供给不足已成为制约行业发展的瓶颈北京北龙超级云计算有限责任公司总经理吴迪强调北京超算提出了“超智融合全景算力服务”的创新理念致力于为客户提供高质量高性价比的超算架构大模型算力解决方案她表示北京超算凭借丰富的算力资源池基于超算架构的高性能基础设施智能化的资源调度与性能优化灵活的使用模式与高性价比以及全方位的技术支持服务成功为多家知名AI企业和科研机构提供了算力支持。

　　随着新能源汽车进入智能化时代车辆本身复杂性以及用户场景显著增加传统的CAE已难以满足快速发展的需求因此构建强大的算力开拓CAE应用场景提升CAE仿真能力和效率是提升车辆性能的关键通过实现更高效更全面和更复杂的仿真系统未来智能汽车的CAE不仅能够提高设计精度和产品质量还能缩短新车型的研发周期在赛力斯汽车整车技术平台总监石荡赫看来在HPC及AI时代汽车CAE领域呈现三种发展趋势：仿真工况趋于用户实际的用车场景；大规模仿真得以在工程开发中应用；多学科协同优化仿真得以开展。

　　值得一提的是在此次CCF HPC China 2024年会上进行了四场“CCF HPC China 2024超算年度最佳应用”入围报告这些报告展现了基于“神威”和“天河”高性能计算在生物化学气候模拟核聚变等方面的科研创新与应用突破在现代科学研究中拉曼光谱技术因其能详细揭示物质的化学组成与结构特征而被广泛应用于生物化学领域尽管拉曼光谱在诸多研究领域展现出巨大潜力但其在大型生物分子体系中的应用却因高精度量子化学模拟所需的巨大计算和存储资源而面临技术挑战中国科学院计算技术研究所高级工程师刘颖博士介绍了一种革新的高效拉曼光谱计算方法该方法采用ab initio精度通过“分而治之”的策略将大型分子体系细分为更小的单元再将这些小体系的运算编排为可进行异构加速的计算任务她透露该技术在国产超算系统“神威”与“东方”上得到应用成功实现了超大型生物体系的拉曼光谱模拟且在整个系统上展现了近线性的加速比在全球气候变化研究中精确模拟海洋多尺度交互过程一直是技术上的巨大挑战这一过程中对于理解气候系统至关重要需要极高的计算能力才能进行详细分析崂山实验室研究员博士生导师刘海龙坦言LICOMK++的全球海洋通用环流模型可以有效解决这一问题他介绍说这一模型能在不同的超级计算机平台上实现最高水平分辨率全球1 km天气尺度真实海洋环流模拟成功地解析了海洋中的中尺度和亚中尺度过程“全球1km的LICOMK++模式在新神威和东方超算上可扩展到全机计算速度超过1SYPD并行效率超过50%各项指标均超过SOTA水平。”刘海龙透露同样的为了应对全球气候变化导致极端天气事件频发准确预测灾难事件减轻灾害影响山东大学软件学院研究员段晓晖强调说：“我们在超级计算机上实现了GRIST模型的显著优化引入人工智能增强的物理过程OpenMP并行技术和混合精度方法大幅提升了模型的运算效率和性能可移植性使模型能在更广泛的硬件平台上运行在最新的实验中成功模拟了台风“杜苏芮”引发的723特大暴雨关键现象实现了在1公里分辨率下的高精度模拟。”这种技术进步使我们的模型能够扩展到3400万核每天在3公里分辨率下进行491模式天、1公里分辨率下进行181模式天的高效模拟对预测和准备应对未来极端天气事件具有重要意义。”段晓晖如是说激光等离子体相互作用是惯性约束核聚变核心技术之一对提高核聚变效率具有至关重要的作用针对这一复杂过程的模拟国防科技大学博士生李彪团队在天河新一代超级计算机上成功开发了YHPIC程序李彪介绍说：“这是一款完全并行的三维粒子模拟（PIC）程序YHPIC集成了有限时域差分、数值色散自由场求解器、Boris粒子推进器等高级功能专为天河新一代超算体系结构优化YHPIC可实现在102400个计算节点上对42.9万亿粒子和104亿网格进行模拟重现了惯性约束聚变实验中由激光驱动的腔内激光等离子体不稳定性过程李彪强调该模拟实现了超过42.5 PFLOP/s的持续性能其计算能力和可扩展性为未来核聚变能源的开发贡献了技术助力。”

　　25日的会议在专家与听众的热烈讨论交流中圆满结束本次“CCF HPC China 2024”大会规模空前同期举办了30场主题论坛以及30余场丰富多彩的周边活动大会参会人数首次突破4000人再创新高有参会者评价称本次大会极大地促进了与会者之间的互动学习成功地搭建了一个共同探讨高性能计算技术最新研究成果和创新应用的平台会议通过分享行业发展趋势和实践经验有效地加深了产学研各界的交流与合作这种深度的互动和合作为推动中国高性能计算技术与应用的发展提供了宝贵的智力支持展示了集体智慧的巨大力量活动期间更多与会者也纷纷表示本次大会站位高、格局大、干货足、互动强精彩纷呈的议题、全球顶尖的嘉宾阵容高质量的论坛内容结构为充分繁荣高性能计算产业生态加快形成知识和技术的深度协同范式进一步加速发展新质生产力提供了专业型、开放型的高水准生态平台和信息中枢。