高性能計算上云，創(chuàng)造無限可能

今天的高性能計算可以說是無處不在，地球物理研究、基因測序、石油挖礦等等領域當中都有它的身影。由于最新一代的人工智能技術，以及大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展更是將高性能計算推廣到更多領域。計算量不斷提升的壓力下，高性能計算系統(tǒng)面臨以下挑戰(zhàn)：如何在更高性價比的情況下，使計算能力大幅度地提高？如何處理在集群運作過程中大量的管理工作？這就是為何大家開始考慮如何能把高性能計算作業(yè)上云。

2019年底，亞馬遜云科技對其全球1500個云上客戶的整體的應用成本方面，以及運維效率、產(chǎn)品上市、時間維度方面做了分析，TCO（Total cost of ownership），得出結論：整體上云后，他們的成本能降低27%左右，同時管理效率提升了50%。同時，因為很多云上的應用實際可以自動化。這使得客戶能輕松地在云上一鍵部署，快速擴張，以及快速關停。整體業(yè)務的TTM時間提升了37%。

HPC連線雜志，會在每一年對全球實際用戶進行調(diào)查。亞馬遜云科技連續(xù)3年被其評為最佳高性能云計算平臺。目前，在全球高性能計算轉向云平臺的過程中，其中大概58%的高性能計算在云平臺上的計算量處于在亞馬遜云科技平臺上。而亞馬遜云科技在整個云科技領域中所做的前瞻性研究和投入使得其可以走在行業(yè)前沿。

2021 CCF全國高性能計算學術年會上，亞馬遜云科技榮獲2021年度自主研發(fā)的Graviton2芯片及相關計算實例產(chǎn)品創(chuàng)新大獎。

亞馬遜云科技大中華區(qū)企業(yè)業(yè)務拓展部總經(jīng)理凌琦在2021 CCF全國高性能計算學術年會上指出，以下四個方面將不斷推動高性能計算上云。

快速構建

云能夠在高性能計算領域里給大家?guī)砀玫挠嬎阈?，更好的彈性，以及更低的成本。所有涉及到做高性能計算的行業(yè)都應該從計算負載開始倒推，尤其是傳統(tǒng)的科學計算方面，如仿真、腦科學研究、半導體設計、天氣預報分析、基因測序所有這些應用領域絕大多數(shù)現(xiàn)在都已經(jīng)在云上可以得到實現(xiàn)。在亞馬遜云科技平臺上用戶只要把行業(yè)應用簡單遷移就可以快速搭建一個HPC集群，然后提交計算作業(yè)。

承載無限

不同的負載需要不同架構的計算平臺和計算指令集結構。云端不僅有很多傳統(tǒng)的X86指令集系統(tǒng)CPU可以選擇，在人工智能和機器學習領域，尤其是GPU大規(guī)模使用到高性能使用當中，在云上也可以自由選擇GPU的實例，非常方便，不需要為了要用某一個實例去擴張你的集群，每一次擴張都是面向未來不確定性的抉擇。亞馬遜云科技基于Arm的架構設計出Amazon Graviton2處理器，并將其算力通過云的形式對外提供服務。相對于傳統(tǒng)計算架構，Amazon Graviton2能帶來最高40%性價比提升，能在更經(jīng)濟的情況下完成高性能計算任務。

前沿計算

亞馬遜云科技與世界上領先的量子計算平臺開展合作，目前在亞馬遜量子計算平臺上能提供3家量子計算的硬件廠商所提供的計算能力，包括ROK的，這些計算能力打破了整個量子計算高不可攀的門檻。亞馬遜云科技就能通過此平臺提供在量子計算方面的實驗和使用。

公開數(shù)據(jù)集

當今的高性能計算很大程度上與大數(shù)據(jù)或人工智能仿真相關，由此帶來大量數(shù)據(jù)應用。除了客戶自己的數(shù)據(jù)外，在建立模型以及對模型進行測試也會需要處理大量的公開的數(shù)據(jù)集或第三方的數(shù)據(jù)集。亞馬遜云服務在全球提供了很多公開數(shù)據(jù)集，包括有300多個公開數(shù)據(jù)集。例如，對于地球物理環(huán)境的監(jiān)控數(shù)據(jù)，包括對海洋表面溫度的數(shù)據(jù)和人類的基因數(shù)據(jù)。

這些公開數(shù)據(jù)集給科研基礎研究帶來諸多便利，并且可以在亞馬遜云科技平臺上輕松獲得。這也是亞馬遜云科技在高性能計算領域中所提供的服務的獨到之處。這些數(shù)據(jù)集不僅擁有計算能力、存儲能力，還免費向用戶開放。

Formula1，一級方程式大賽是全球最昂貴，而且科技成本最高的一個體育賽事。在車輛的設計以及比賽場館的監(jiān)控，大量使用了計算能力，特別是在CFD空氣動力學方面的能力。大家可以看到，F(xiàn)1的廠商車輛設計中，大量在使用亞馬遜云科技的計算能力。

如今，汽車的設計已經(jīng)越來越精益求精。例如，在比賽場地的表現(xiàn)非常有趣，頭車有一定的優(yōu)勢，使后面跟隨的車由于這些湍流的影響，后面的車很難超越。通過這些設計可以發(fā)現(xiàn)如何設計車輛，如何規(guī)避這些車輛超車過程中的行為，使湍流對它的影響做到最小，使整個比賽更加激動人心。這個大量使用了計算能力所看到的。

以金風慧能為例，尤其是風電的產(chǎn)生，風電場管理方面，對于天氣的預測以及風廠的管理非常有關系，如何能在風電廠里最好地對于當?shù)氐男…h(huán)境當中的天氣進行預測，這實際是WRF高性能計算的應用。16個CPU達到了之前武力數(shù)據(jù)中心28核服務器性能云上的WRF全流程運維工作。大家可以看到，實際成本降低了70%，而計算時間降低了30%，這樣的應用對整個商業(yè)收獲頗豐。

CGG China開發(fā)的石油儲層表解釋的軟件是經(jīng)過勘測后拿到地深層的數(shù)據(jù)進行計算的運用。原來都是在物理集群中使用，然而在亞馬遜的云科技平臺上CGG China已經(jīng)能提供很多應用能力，幾分鐘內(nèi)可以延伸幾千萬個CPU。

高性能計算能夠在云上大規(guī)模使用的同時，不會給環(huán)境帶來更大的壓力。今天在云上的高性能計算能達到原先3.6倍以上的能效，能減少88%的碳排放。亞馬遜云科技已經(jīng)承諾在2025年將所有在云計算方面使用的能源全部轉向可再生能源。