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► 文 观察者网 齐倩
今年1月,中(zhong)国学者发布一项同行评议研究。该研究基于国产硬件平(ping)台研发“多节点-多GPU”大规模分布式异构并行计算(suan)水动力模型,用于流域尺度二(er)维浅水方程高效并行求(qiu)解。结(jie)果显(xian)示,在超级(ji)计算(suan)机模拟中(zhong),国产图形处理器(GPU)的性能超过英伟达芯片近10倍。
香(xiang)港《南华(hua)早报》日前刊文称,这一成(cheng)果表明,美国对华(hua)不断升级(ji)的技术制裁适得其反,不仅可能会产生“意想不到(dao)的后(hou)果”,还(hai)进一步挑战了美国制造芯片的主导地位。
这一结(jie)果同样引起国际媒体关注(zhu)。法新社2月17日称,这项技术进步标志着中(zhong)国朝(chao)着摆脱美国经济制裁的方向迈出了一步。秘(mi)鲁《共和国报》同日表示,这增强了中(zhong)国在面对美国制裁时(shi)的技术独立性。
目前,这篇题为《基于国产CPU/GPU平(ping)台的水动力模型异构并行计算(suan)》的研究报告已经公(gong)开在学术平(ping)台知网。观察者网从中(zhong)国水利行业学术期刊《水利学报》了解到(dao),相关文章(zhang)即将(jiang)刊登于该期刊。
工程学领域知名社交媒体账(zhang)号“有趣(qu)的工程学”转载了这一报道 推文截图
科学家(jia)经常依靠模拟来模拟真实世界的情况,例如使用水动力模型来设计防御(yu)洪(hong)水或(huo)城市内涝的方法。水动力模型具(ju)有物(wu)理意义明确(que)、可靠性高等优点,但其计算(suan)量大、算(suan)力要求(qiu)高。
“中(zhong)国科学家(jia)面临的挑战更加(jia)艰(jian)巨。”《南华(hua)早报》称,在硬件方面,像A100和H100这样的先进GPU的生产由外(wai)国制造商(shang)主导。在软件方面,总部位于美国的英伟达限制其CUDA软件生态系统在第三方硬件上运行,从而阻碍了独立算(suan)法的发展。
文章(zhang)作者、河海(hai)大学长江保护与绿色发展研究院教授南统超指(zhi)出,基于以上原因(yin),有必要基于国产CPU/GPU产业现状发展“多节点-多GPU”异构并行计算(suan)方案。
据介绍,并行计算(suan)成(cheng)功的关键,在于高效的数据传输和多个(ge)节点之间的任务协调,从而最大限度地减少性能损失。2021年,橡树岭国家(jia)实验室的研究人员(yuan)使用Summit超级(ji)计算(suan)机推出了一种(zhong)名为TRITON的“多节点-多GPU”洪(hong)水预报模型。尽管部署了64个(ge)节点,但TRITON的处理速度仅提高了约6倍。
相比之下(xia),南统超团(tuan)队提出一种(zhong)创新架构,将(jiang)多个(ge)GPU合并到(dao)单个(ge)节点中(zhong),以抵消国内硬件的性能限制。通过在软件级(ji)别改进节点之间的数据交换,他的模型大大减少了通信开销。
文章(zhang)提到(dao),该模型建立在国产通用的x86计算(suan)平(ping)台上,CPU为国产海(hai)光7185处理器,32核64线(xian)程,主频(pin)2.5GHz,GPU也是(shi)国产的,支持128GB内存,网络带宽200Gb/s。新模型仅使用7个(ge)节点就实现了6倍的加(jia)速,比TRITON使用的数量少了约89%。
海(hai)光7185处理器
为了验证模型的有效性,南统超团(tuan)队选择(ze)了山(shan)东省枣庄市庄里水库作为模拟对象,仅使用200个(ge)计算(suan)节点和800个(ge)GPU,在三分钟内就模拟了洪(hong)水演变过程,实现了超过160倍的加(jia)速,远远超过了TRITON模型。
南统超表示:“在短短几(ji)分钟内模拟河流流域范围内的洪(hong)水意味着,现在可以更快、更详细地实时(shi)模拟洪(hong)水演变和各(ge)种(zhong)降雨径流情景。这可以加(jia)强防洪(hong)防灾工作,改善实时(shi)水库管理,最终减少生命和财产损失。”
他补充道,研究结(jie)果不仅可以应用于洪(hong)水建模,还(hai)可以应用于水文气象学、沉积和地表水-地下(xia)水相互作用等领域的复杂系统模拟。“未来的工作将(jiang)扩大其应用范围并进一步测试其在工程实践中(zhong)的稳(wen)定性。”
去年7月,庄里水库开闸泄洪(hong) 闪电新闻
《南华(hua)早报》认为,这表明,创新的软件优化技术,可以令(ling)国产GPU在某些科学计算(suan)方面超越美国超级(ji)计算(suan)机。尽管存在“单靠软件调整(zheng)无法无限期地弥(mi)补硬件差距”的质疑,但这一进展凸显(xian)了中(zhong)国研究人员(yuan)在关键技术领域缓解“卡脖(bo)子”风险的更广泛战略。
“中(zhong)国科研人员(yuan)向英伟达发起挑战,增强了中(zhong)国在面对华(hua)盛顿制裁时(shi)的技术独立性。”秘(mi)鲁《共和国报》写道,“这一成(cheng)果不仅增强中(zhong)国的科研能力,也代表了灾害管理和水文气象建模方面的一项重大进步。”
法新社则感(gan)叹称,尽管美国加(jia)大了对中(zhong)国的制裁力度,但中(zhong)国科研人员(yuan)还(hai)是(shi)获得了一定的进展。这项技术进步标志着,“中(zhong)国朝(chao)着摆脱美国经济制裁的方向迈出了一步”。
来源|观察者网
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