面对海量数据和复杂场景,密集计算将成为常态,这意味着并行计算终将派上大用场。
近期,国家加快推进新型基础设施建设(“新基建”)举措引发高度关注,大数据中心、工业互联网、5G等为代表的新一代信息基础设施建设的重要性日益显现。
立足当下,是应对疫情冲击、促消费、稳增长的有效手段;长远来看,是发展数字经济、构筑竞争优势的关键之举。
“新基建”之所以新,其主要是面向未来场景,而这往往离不开海量数据的处理、存储和计算。
面对海量数据和复杂场景,密集计算将成为常态,这意味着并行计算终将派上大用场。
并行计算的黄金时代
摩尔定律快速放缓和登纳德缩放定律接近终结,现有计算架构发展空间受到严重制约。
与此同时,市场对高性能、低成本的计算需求越发强烈,这给计算产业带来前所未有的挑战与机遇。
中国工程院院士李国杰表示,计算机体系结构的改进、创新必须和并行算法、并行软件的改进创新同步进行。
在他看来,不管是突破摩尔定律还是冯•诺依曼瓶颈,都必须跨层次进行,未来几十年是并行计算的黄金时代。
并行计算看似是一个高大上的概念,离你我似乎非常遥远,实际上它与我们的日常生活紧密相关。
当下最为时髦的AI机器学习,就离不开并行计算,早在2012年Google就使用大批计算机来学习识别YouTube视频中的猫咪。
今天人类所十分倚重的气象模拟往往就需要数万个处理器并行计算,而以前气象预测的困难之处就在于气象数据过于庞杂,很难被高效快速的处理。
此前英国政府决定将在未来投资12亿英镑用于开发最先进的超级电脑,该系统比现有的气象超脑运算性能增加三倍,可以提高恶劣天气和气候的预测能力,如更加精准的降雨预测等。
再比如以往分析基因组测序数据在PC上短则好几天,长则好几周时间,而如果换成并行计算机集群,一般24小时内都能解决。
此外,并行处理技术在对抗病毒中发挥不可替代的作用,就拿此次新冠疫情期间的疫苗与抗病毒新药研制来说,因为涉及复杂的数学模型,就必须借助数值方法应用并行计算求解。
可以看到,无论是在人工智能,还是气象模拟,以及基因测序、新药研发这些高精尖的科研项目中,并行计算都有很大的用武之地。
正是有了大量的并行计算资源,才使得海量的数据处理能够快速实现,复杂的模型能够被训练,让人工智能等创新技术成为现实。
这放在今天疫情防控和“新基建”发展的大背景下,随着智能数字化建设向纵深发展,制造业从传统制造走向智能制造,金融、电信、医疗等传统服务也终将走向智能服务,政府、交通等公共服务也将过渡到智慧政府和智慧交通。
市场需求是发展的动力,在各行各业在实现行业服务智能大升级背后,随着新应用、新技术、及数据量爆炸式增长,各行各业对算力的需求将达到前所未有的高度,并行计算的重要性将日益凸显。
毋庸置疑,它将是“新基建”中各产业实现降本增效、创新提质的关键动能,是拉动新一轮经济增长的基础引擎之一。
如何掘金并行计算?
需要认识到的是,虽然我国在并行计算硬件设施领域已然位居世界前列,但在相关软件生态、软件应用,以及人才培养方面,与发达国家之间仍然存在不小差距。
工业和信息化部部长苗圩曾表示,中国软件价值失衡现象比较明显,人才结构性短缺问题突出。
这与我国超级计算的的研制路线有很大的关系。据李国杰透露,中国是先研制超级计算机,尽力提高性能,计算机做好后再找应用,而美国则是先有计算需求,再根据需求设计超级计算机。
另外从经费投入占比上来看,我国的超算经费用于应用软件开发的比例不到10%,美国相应的投入资金约为中国的 6 倍。
最后造成的结果是,我国大型科学计算的应用软件基本上都依靠进口,因此要发展和掘金并行计算,就需要大大加强相关软件和应用开发力度。
而“新基建”立足于科技端,本质上是信息数字化的基础设施,如果一直面临软件和应用短板制约的话,再强大的算力也难以发挥出真正的效力。
在此背景下,我们需要集中精力克服短板,逐步完善中国软件产业生态建设的问题,把更多的资源投入到相关软件和应用开发上面。
同时,还要建立更加完善的鼓励机制,注重软件人才结构性引导迫在眉睫,吸引更多优秀人才加入进来。
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