HPC+擺脫架構(gòu)束縛，釋放創(chuàng)新動力

在不久前結(jié)束的2022亞馬遜云科技中國峰會上，亞馬遜云科技大中華區(qū)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)發(fā)展部總經(jīng)理顧凡發(fā)表主題演講，為我們深入闡述下一代云基礎(chǔ)架構(gòu)的優(yōu)勢與應(yīng)用。亞馬遜云科技一直在探索云基礎(chǔ)架構(gòu)如何充分釋放Every Application的力量，以滿足客戶當下及未來的應(yīng)用需求。

HPC高性能運算被運用在很多行業(yè)去解決最難的問題，而亞馬遜云科技云上部署HPC可以解決本地數(shù)據(jù)中心資源有限、大量的采購及測試新硬件時間導(dǎo)致硬件技術(shù)無法保持更新、研究算法后需要調(diào)整算法去遷就過時的硬件架構(gòu)等問題，具有便捷、彈性和成本靈活等優(yōu)勢。

接下來就讓我們一起看看亞馬遜云科技在HPC產(chǎn)業(yè)的思考和實踐，以及在“HPC+”時代，亞馬遜云科技如何與高精尖技術(shù)行業(yè)的發(fā)展齊頭并進，幫助他們加速創(chuàng)新。

HPC拓展全新領(lǐng)域

更加豐富的應(yīng)用場景

Hyperion Research的市場調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：2022年底將有18.8%的HPC在云端運行，而這個數(shù)據(jù)在2021年只有12.3%。專家預(yù)測該數(shù)據(jù)在未來幾年還將呈現(xiàn)加速增長的態(tài)勢，因為云可以賦予HPC豐富的“彈性”和更多、更廣的選擇能力，包括資源的擴展性、敏捷性等，還可以大幅降低運維的復(fù)雜度，使計價模式更靈活。

一些需要高性能計算的場景已經(jīng)從傳統(tǒng)范疇拓展到全新領(lǐng)域，如天氣及氣候預(yù)測、計算機輔助工程、計算流體力學(xué)、金融量化交易等。而一些新興產(chǎn)業(yè)，如量子計算、元宇宙等，也在高性能計算的支持下得以加速落地。我們可以看出，在亞馬遜云科技豐富且實用的解決方案支撐下，HPC所適用的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)無處不在。

Nitro基礎(chǔ)架構(gòu)

打造最佳HPC云平臺

亞馬遜云科技云上HPC屢獲大獎的原因包括基礎(chǔ)架構(gòu)的核心Nitro。從2013年至今近十年時間，Nitro已經(jīng)演進到了第五代。作為獨立專業(yè)硬件系統(tǒng)，Nitro深植在每一套物理機里面，能夠控制網(wǎng)絡(luò)、存儲以及其他系統(tǒng)，結(jié)合其他VPC的環(huán)境、管理、安全的控制，以及監(jiān)控的系統(tǒng)、虛擬化層，最終將計算力交付給客戶。

Nitro不僅能夠充分發(fā)揮最新的硬件技術(shù)，還能實現(xiàn)非常低的延時和高度穩(wěn)定性并優(yōu)化成本。Nitro作為模塊化系統(tǒng)可以獨立發(fā)展，這樣靈活的結(jié)構(gòu)和緊密的配合方式可以滿足所有硬件的需求，兩者相輔相成，將會使能力得到進一步提升。

底部的基礎(chǔ)層涵蓋算力資源、高速網(wǎng)絡(luò)和存儲，構(gòu)成整個體系的基石。亞馬遜云科技有500+不同類型的服務(wù)器組合滿足各類復(fù)雜場景需求，還可以提供100G以上帶寬吞吐。支持MPI的EFA網(wǎng)卡使網(wǎng)絡(luò)不再是高性能計算的瓶頸，它能支撐高性能計算且在云端實現(xiàn)多級的文件存儲，進一步幫助客戶提升資源利用效率。

HPC+催生場景化創(chuàng)新

以前定義HPC工作負載的方法，通常是先判斷高性能計算任務(wù)是松耦合型還是緊耦合型，這更看重網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲需求，同時也會從HPC任務(wù)涉及的數(shù)據(jù)規(guī)模的維度進行考量。

但隨著硬件技術(shù)的創(chuàng)新以及人工智能的迅猛發(fā)展，亞馬遜云科技發(fā)現(xiàn)越來越多的HPC任務(wù)需要和AI、ML、DL相結(jié)合，這就要求為客戶提供相對應(yīng)的方案，也由此催生出HPC+的概念——從更廣泛的維度，包括加速計算、機器學(xué)習、深度學(xué)習等多方面去設(shè)計服務(wù)和構(gòu)建方案。

伴隨HPC的重量級伙伴逐漸增多，圍繞HPC+的場景化創(chuàng)新正紛至沓來，在影視特效渲染、輔助創(chuàng)新藥物和疫苗研發(fā)、自動駕駛和流體仿真等場景中，亞馬遜云科技都扮演著舉足輕重的角色。

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助力影視特效行業(yè)轉(zhuǎn)型，是HPC+展示身手的新舞臺。亞馬遜云科技從2020年開始為Weta Digital《阿凡達2》的視效渲染提供了大規(guī)模渲染集群、云上工作室方案、機器學(xué)習堆棧等服務(wù)支撐，顯著提升制作效率與渲染效果。這部巨作不日將與公眾見面。

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輔助創(chuàng)新藥物和疫苗研發(fā)，也是HPC+擅長的領(lǐng)域。靶點的選擇和確認、化合物的發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化、臨床研究、真實世界分析等都離不開各方的協(xié)同發(fā)力。亞馬遜云科技和藥明康德在用藥機理上合作，借助圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將建模時間縮短5倍；與晶泰科技在分析發(fā)現(xiàn)上也取得突破，不僅計算出最穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，而且得到其全景圖，為后續(xù)藥物研發(fā)筑牢根基。

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此外，在自動駕駛、流體仿真等場景，HPC+同樣顯現(xiàn)出不可或缺的作用，在海量數(shù)據(jù)存儲與分析、從仿真結(jié)果中提取復(fù)雜關(guān)系等方面成果顯著。據(jù)了解，亞馬遜云科技已為國內(nèi)外主流商用車、乘用車廠商提供與自動駕駛相關(guān)的服務(wù)支撐，在F1賽車、帆船競技等流體仿真應(yīng)用前沿亦屢有斬獲。

HPC+ML云上業(yè)務(wù)

加速新能源創(chuàng)新

基于亞馬遜云科技對云上HPC豐富的思考和實踐，四川集思數(shù)源信息技術(shù)有限公司（以下簡稱“集思數(shù)源”）選擇與亞馬遜云科技HPC+緊密協(xié)作，對原有線下部署的光伏電站設(shè)計方案進行SaaS化改造遷移上云，化解光伏電站設(shè)計中的痛點和難題。

集思數(shù)源

作為光伏電站設(shè)計的參與者之一，集思數(shù)源的核心業(yè)務(wù)之一是新能源與電力領(lǐng)域的信息化產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用。目前主要圍繞新能源全生命周期數(shù)字化解決方案，幫助央企、國企新能源公司、頭部電力設(shè)計院、新能源上市企業(yè)、智慧綜合能源公司及交通建筑工業(yè)用能企業(yè)，開發(fā)推廣數(shù)字化、智能化業(yè)務(wù)平臺產(chǎn)品，滿足“雙碳”需求。

集思數(shù)源選擇了亞馬遜云科技，并成為亞馬遜云科技的行業(yè)ISV合作伙伴，共同打造面向新能源與光伏領(lǐng)域的云上創(chuàng)新方案。集思數(shù)源于2021年9月開始正式基于亞馬遜云平臺和超算服務(wù)構(gòu)建的光伏電站規(guī)劃設(shè)計SaaS化應(yīng)用方案，并在3周內(nèi)完成了設(shè)計平臺的遷移和適配，快速投入到實際項目應(yīng)用中，獲得了諸多成效。

亞馬遜云科技提供的Amazon Elastic Compute Cloud（Amazon EC2）實例基于與英特爾十多年的工程合作關(guān)系所構(gòu)建，能夠良好地契合光伏電站設(shè)計中的多樣化需求。配合使用Amazon Batch服務(wù)、Amazon Elastic Container Registry（Amazon ECR），能夠?qū)崿F(xiàn)地形仿真數(shù)據(jù)的高效處理，簡化SaaS工作負載的部署過程。

由亞馬遜云科技提供的彈性可擴展計算能力，讓集思數(shù)源可以更好地應(yīng)對復(fù)雜地形場景的評估，發(fā)電量評估準確性提高3%，電纜使用量減少20KM。多方案選優(yōu)讓項目成本評估準確性提高15%，總體成本降低3%。在項目實踐中，光伏電站裝機容量從18MW提高到20MW，相當于平均每年節(jié)約標準煤626噸，減少二氧化碳排放1738噸。