為你們揭秘究竟是誰在為“超級顯微鏡”提供算力

“為什么手機(jī)用著用著續(xù)航能力就下降了？”這個問題相信很多人都很好奇。

——其實(shí)答案就隱藏在手機(jī)電池里。

目前常規(guī)的檢測方式是通過專業(yè)的技術(shù)手段檢測電池材料的微觀工作狀態(tài)，但電池里“上演”的電化學(xué)反應(yīng)過程往往稍縱即逝，暴露在空氣中還會與氧氣和水分發(fā)生反應(yīng)，因此很難捕捉到具體的化學(xué)反應(yīng)過程。 想象一下，如果是檢測新能源車中組裝在一起的幾十甚至上百塊鋰電池的狀態(tài)，背后的難度可想而知。假如有一臺“超級顯微鏡”，能在納米顆粒度的級別中觀察整個新能源車電池組充放電過程，對電極材料微觀結(jié)構(gòu)的影響情況，那一定會對電池技術(shù)的發(fā)展起到巨大的推動作用。

現(xiàn)實(shí)中的大科學(xué)裝置就好比是這樣一臺“超級顯微鏡”。

主流媒體對大科學(xué)裝置的定義是：大科學(xué)裝置是指通過較大規(guī)模投入和工程建設(shè)來完成，建成后通過長期的穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)的科學(xué)技術(shù)活動，實(shí)現(xiàn)重要科學(xué)技術(shù)目標(biāo)的大型設(shè)施。大科學(xué)裝置的建設(shè)可帶動物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、納米科學(xué)等學(xué)科發(fā)展。

模擬計(jì)算，算力是永遠(yuǎn)的剛需

大科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)在開始之前往往需要進(jìn)行大量的HPC模擬計(jì)算，因此算力就成為了永遠(yuǎn)的“剛需”。而在模擬計(jì)算的環(huán)節(jié)中，需要多次測量物理仿真模擬中的隨機(jī)過程，而隨機(jī)變量的空間很大，由此就會產(chǎn)生海量的大數(shù)據(jù)樣本。為了獲取這些數(shù)據(jù)，就需要擬合及誤差估計(jì)，同時后期的物理圖像還原也非常復(fù)雜，這就需要大計(jì)算作為支撐。

而在模擬計(jì)算的環(huán)節(jié)中，需要多次測量物理仿真模擬中的隨機(jī)過程，而隨機(jī)變量的空間很大，由此就會產(chǎn)生海量的大數(shù)據(jù)樣本。為了獲取這些數(shù)據(jù)，就需要擬合及誤差估計(jì)，同時后期的物理圖像還原也非常復(fù)雜，這就需要大計(jì)算作為支撐。

如此巨量化的算力需求，讓作為支撐的HPC平臺面臨著巨大的壓力，同時未來發(fā)展創(chuàng)新的技術(shù)需求也要求HPC平臺不斷迭代升級，在此背景下，華為超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)CloudFabric 3.0解決方案很好地解決了這個問題。

技術(shù)創(chuàng)新，釋放HPC強(qiáng)大算力

基于RoCE 技術(shù)的全以太化創(chuàng)新， 華為超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)CloudFabric 3.0解決方案不僅實(shí)現(xiàn)了算力融合、性能提升，同時在架構(gòu)升級的基礎(chǔ)上也實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)智能運(yùn)維，為HPC平臺提供了重要的算力“底座”支撐。

首先，該方案基于全以太架構(gòu)構(gòu)建0丟包的計(jì)算和存儲網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了鯤鵬和x86算力的大規(guī)模組網(wǎng)，同時借助CloudEngine數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的400GE大帶寬和創(chuàng)新的智能無損算法，可充分釋放HPC平臺的海量算力。

其次，數(shù)據(jù)中心向全閃存介質(zhì)演進(jìn)，該方案通過存儲網(wǎng)絡(luò)協(xié)議算法的優(yōu)化升級，可使得HPC平臺由存量的“InfiniBand+ Fibre Channel（FC）+ 以太”組網(wǎng)升級為“全以太架構(gòu)”的組網(wǎng)方式，在性能顯著提升的情況下，其整體建網(wǎng)成本可降低30%。

最后，在此基礎(chǔ)上，得益于在過去30年間的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，并將知識圖譜引入到整個網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維中，不僅可以實(shí)現(xiàn)故障的3分鐘快速定位，還可以做到90%的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，實(shí)現(xiàn)從被動運(yùn)維到主動運(yùn)維的轉(zhuǎn)變，以及風(fēng)險(xiǎn)感知到修復(fù)的自動閉環(huán)，真正實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的智能化運(yùn)維。

CloudFabric 3.0解決方案帶來的不僅是單點(diǎn)的提升，而是整個HPC平臺端到端性能的提升，以新以太釋放新算力，高效地滿足了各項(xiàng)模擬計(jì)算任務(wù)，為高能物理大裝置未來的持續(xù)創(chuàng)新提供了真正的源動力。

算力沃土，構(gòu)建強(qiáng)大“數(shù)字底座”

毫無疑問，高性能計(jì)算機(jī)始終在服務(wù)國家重大需求，如高能物理和氣候模擬等應(yīng)用，高性能計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為這些戰(zhàn)略部門的基礎(chǔ)設(shè)施，備受重視。

數(shù)據(jù)顯示，物理實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的增長正帶來算力的極大挑戰(zhàn)，假設(shè)未來計(jì)算技術(shù)平均每年提升20%，10年將有6倍的技術(shù)提升，但對高能物理而言，仍需要在計(jì)算資源上增加約10倍的投入才能滿足未來的需求。

華為超融合數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)CloudFabric 3.0解決方案也將會持續(xù)為國家大科學(xué)裝置打造性能更佳、成本更優(yōu)、效率更高的HPC基礎(chǔ)設(shè)施“底座”，提升科技創(chuàng)新能力以驅(qū)動經(jīng)濟(jì)社會全面高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)而為國家的科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級做出更多的貢獻(xiàn)。

編輯：jq