黑洞照片，天氣預(yù)報，工業(yè)制造...他們背后都有同樣的技術(shù)力量

　　以下照片，你可能已經(jīng)看到了：

　　作為人類第一張黑洞照片，它在2019年發(fā)布時引起了極大的轟動。但是很多人可能不太清楚這張照片是怎么拍的。

　　圖片中央的黑洞位于M87星系，考慮到它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過5500萬光年，想要畫像的難度無異于在地球上給月球表面的可樂瓶蓋拍照。要達(dá)到所需的分辨率，我們甚至需要一面大如地球的望遠(yuǎn)鏡。

　　好消息是，人類真的建造了這樣的望遠(yuǎn)鏡。

　　這里的關(guān)鍵是長基線干預(yù)測量技術(shù)(VLBI)。通過調(diào)動分布在世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡，讓它們同時觀察同一個目標(biāo)，然后聯(lián)合處理獲得的觀察信號，相當(dāng)于用一個超大的射電望遠(yuǎn)鏡觀察，直徑達(dá)到每個望遠(yuǎn)鏡之間的距離。理論上，這種虛擬望遠(yuǎn)鏡的直徑甚至可以超過地球直徑。

　　負(fù)責(zé)這個黑洞觀測計劃的是事件視野望遠(yuǎn)鏡(EHT)。借助于跨越多個大洲的望遠(yuǎn)鏡陣列，天文學(xué)家們?nèi)缭敢詢數(shù)孬@得了他們想要的數(shù)據(jù)。

　　圖片來源：支持事件視界望遠(yuǎn)鏡計劃的小型HPC。

　　但是如何處理望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)是另一個問題。僅僅是一個為期五天的觀察，事件視野望遠(yuǎn)鏡就會產(chǎn)生大約7PB的數(shù)據(jù)，可以裝滿近2000個大容量硬盤。這么大的數(shù)據(jù)量很難通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸，所以來自世界各地的天文臺會把硬盤郵寄到美國麻省理工學(xué)院海斯塔克天文臺——等待很長時間的高性能計算機(jī)(HPC)會將數(shù)千個硬盤中雜亂無章的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成我們后來看到的黑洞出道照片。

　　高性能計算無處不在。　　

　　阿塔卡馬沙漠中的射電望遠(yuǎn)鏡陣列

　　硬件設(shè)備在事件視野望遠(yuǎn)鏡計劃中非常重要。但是相對于阿塔卡馬沙漠夜空中莊嚴(yán)的望遠(yuǎn)鏡陣列，高性能計算機(jī)看上去只是一個低調(diào)地隱藏在室內(nèi)的柜子，它還負(fù)責(zé)無聊而復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作，這使得高性能計算對我們來說往往是一個遙遠(yuǎn)的概念。

　　但是，聽起來更加陌生的高性能計算，與日常生活的關(guān)系可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)緊密于靜靜地站著的射電望遠(yuǎn)鏡。把高性能計算和實際服務(wù)項目聯(lián)系起來，很容易理解為什么是現(xiàn)在不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　說到日常生活，最好的例子就是天氣預(yù)報。天氣如此重要，以至于兩個很久沒見的人在始話題的時候往往會選擇從天氣開始:今天怎么突然下雨?

　　但另一方面，天氣也是蝴蝶效應(yīng)的最佳詮釋者——千里之外的微小誘因往往可以通過數(shù)學(xué)模型無法預(yù)測的方式改變天氣。就像太平洋東部發(fā)生的拉尼娜現(xiàn)象一樣，今年粵閩地區(qū)遭遇干旱。

　　雖然人類可能永遠(yuǎn)不能完全理解天氣，但科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步至少使人們更接近這一目標(biāo)：多普勒雷達(dá)和氣象衛(wèi)星使我們對云系統(tǒng)有了更深入的了解;而高性能計算加持下的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計使預(yù)測精度不斷提高。

　　通過數(shù)據(jù)科學(xué)，今天我們預(yù)測未來一周的降水情況比半個世紀(jì)前預(yù)測一天內(nèi)的降水情況要準(zhǔn)確得多，甚至可以清楚地告訴你，現(xiàn)在盤旋在菲律賓東部的2號臺風(fēng)舒力基很可能會被強(qiáng)化為超強(qiáng)臺風(fēng)，然后再去太平洋東。資料科學(xué)背后，自然少不了具有強(qiáng)大計算能力的高性能計算參與。

　　另性能計算應(yīng)用的另一個例子是電影和動畫的渲染。我去看了最近重映的《阿凡達(dá)》。優(yōu)秀的藝術(shù)設(shè)計和優(yōu)秀的特效創(chuàng)造了華麗的潘多拉星球，哪怕11年后看起來還是驚艷的。

　　然而，如此美麗的特效也意味著驚人的渲染工作量——詹姆斯·卡梅隆的團(tuán)隊找到了一個擁有6000個處理器的高性能計算機(jī)來幫助渲染，渲染工作大約需要一年時間。如果使用普通電腦，這部分工作需要一萬年的時間。

　　高性能計算也支持許多重要的學(xué)術(shù)研究。例如，去年，日本學(xué)者通過計算能力最強(qiáng)的富岳高性能計算機(jī)模擬計算了口罩的防飛泡沫效果的西班牙研究小組也利用高性能計算機(jī)模擬了水熊體內(nèi)的破損抑制蛋白和DNA的相互作用，發(fā)現(xiàn)水熊體成為最頑固的生命體的機(jī)制。

　　到目前為止，計算可以在許多行業(yè)的基礎(chǔ)上找到。目前，高性能計算的應(yīng)用范圍包括航空航天、石油勘探、氣象研究、生物工程、工業(yè)設(shè)計、動畫渲染、智能社會等多個領(lǐng)域。可以說，任何需要計算機(jī)和計算能力的行業(yè)都可以使用高性能計算。

　　中國高性能計算的成長歷史。

　　說到高性能計算，你腦子里會浮現(xiàn)出什么名字?天河1號A先后登上算力TOP500排行榜?或者神威?太湖之光?

　　也許有些意外，聯(lián)想實際上是中國高性能計算系統(tǒng)中份額最大的供應(yīng)商。是的，是你認(rèn)為只做筆記本電腦的聯(lián)想。

　　聯(lián)想在中國超級算力大會ChinaSC2020公布的高性能計算機(jī)TOP100排行榜中以35套領(lǐng)先，其中6套排在前10位。甚至在世界范圍內(nèi)，聯(lián)想也是高性能計算領(lǐng)域的重要參與者：在去年11月公布的TOP500高性能計算名單中，聯(lián)想被評為182臺，占36.4%。

　　事實上，聯(lián)想早在1999年就正式成立了高性能計算(HPC)部門，進(jìn)入相關(guān)研發(fā)領(lǐng)域。要明白聯(lián)想為什么要制造高性能計算機(jī)，就要了解當(dāng)初的時代背景。

　　從世界上第一臺通用計算機(jī)ENIAC開始，高性能計算長期服務(wù)于尖端領(lǐng)域的研究，但由于起點不同，高性能計算機(jī)技術(shù)長期受到歐美國家的支持。

　　一個著名的故事是，20世紀(jì)80年代，中國石油工業(yè)部物探局花了很多錢買了一臺IBM大型機(jī)器，但I(xiàn)BM給出的交易條件非常苛刻:為了避免竊取技術(shù)，美國將機(jī)器放在玻璃房中24小時監(jiān)控，美國掌握進(jìn)出鑰匙和啟動密碼，中國必須定期提交使用日志。

　　在這樣的環(huán)境下，獨立掌握高性能計算技術(shù)尤為重要。在高性能計算的開發(fā)中，一方面是以銀河、曙光、神威系列為代表的國家隊，另一方面是聯(lián)想的深騰系列高性能計算機(jī);前者更負(fù)責(zé)國家關(guān)鍵任務(wù)，后者更廣泛地將高性能計算推向商業(yè)化。

　　高性能計算的未來在哪里?

　　中國科學(xué)院計算所研究員張云泉博士在接受采訪時說:農(nóng)業(yè)社會依賴體力，工業(yè)社會依賴機(jī)器，信息社會依賴互聯(lián)網(wǎng)，智能社會依賴計算能力，誰能占領(lǐng)力的制高點，誰就有引領(lǐng)社會發(fā)展的基礎(chǔ)。

　　IDC報告預(yù)測，從2018年到2025年，中國的總數(shù)據(jù)將以每年30%的快速增長引領(lǐng)世界，預(yù)計到2025年，中國的總數(shù)據(jù)將上升到世界第一。為了應(yīng)對爆炸性增長的數(shù)據(jù)，有必要建立更多的數(shù)據(jù)中心。

　　但在綠色經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，政府和企業(yè)業(yè)更加關(guān)注綠色節(jié)能指標(biāo)。新建的數(shù)據(jù)中心不僅要滿足高性能，還要有高能效比。作為反面教材，目前TOP500排名第一的日本富岳高性能計算，雖然總性能領(lǐng)先，但因其成本高、能耗高而受到批評。

　　基于商業(yè)領(lǐng)域的聯(lián)想會更加注重能效比。因此，聯(lián)想開發(fā)了專門的海神液體冷卻系統(tǒng)，使用18~50℃的去離子水作為制冷劑，通過冷板液體冷卻(服務(wù)器產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到冷板，然后由液體帶走)冷卻服務(wù)器。熱循環(huán)后的溫水接近60℃，室內(nèi)供暖也可以回收熱量。結(jié)合一系列措施，海神液體冷卻系統(tǒng)可以提供幾倍于傳統(tǒng)風(fēng)冷的散熱效率，從而提高單機(jī)柜的功率上限。

　　當(dāng)然，高性能計算的性能再高，能效再好，也必須運用到實際項目中才能發(fā)揮價值。無軟件輔助，空算力也不能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實價值。曾有報道稱，天河1號由于缺乏軟件配合而長期閑置。

　　當(dāng)高性能計算運算速度向每秒100億次邁進(jìn)時，數(shù)據(jù)中心在地球表面的每個角落展開時，我們有理由相信未來的人可以將目光投向更深的太空，享受更準(zhǔn)確的天氣預(yù)報、更高水平的醫(yī)療服務(wù)和更靈活的動畫電影。

　　高性能超計算系統(tǒng)或數(shù)據(jù)中心都需要高數(shù)據(jù)流通。這對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求是非常高的。

　　就網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言，奧卡斯科技擁有一條線延續(xù)(從網(wǎng)線到光纜到數(shù)據(jù)中心)，在國內(nèi)建立了一條龍的營銷和售后服務(wù)運營體系。奧卡斯通過了ISO9001(2008)質(zhì)量管理體系認(rèn)證。開發(fā)了6種以上系統(tǒng)的UTPCat.6A屏蔽布線系統(tǒng)，滿足大數(shù)據(jù)中心的需求，同時通過了多個檢驗機(jī)構(gòu)的質(zhì)量檢驗認(rèn)證，在美國、歐洲、馬來西亞、瑞士、德國、中東、南非等國家設(shè)立了自主品牌的聯(lián)絡(luò)處和銷售處，在30多個國家和地區(qū)提供了OEM服務(wù)，提供了全球化的產(chǎn)品服務(wù)。

　　奧卡斯科技是集銅纜接線、光纜接線、智能電子接線架解決方案、數(shù)據(jù)中心MTP/MPO高密度解決方案、數(shù)據(jù)中心冷通道解決方案、數(shù)據(jù)中心八種銅纜解決方案、安全電纜和智能管理接線系統(tǒng)平臺等產(chǎn)品自主開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售于一體的高新技術(shù)企業(yè)。公司以追求用戶需求為導(dǎo)向，為客戶提供奧卡斯特有魅力的產(chǎn)品。奧卡斯布線四色方便!