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► 文 观察者(zhe)网 齐倩
今年(nian)1月,中国学者(zhe)发布一项同行评议研究。该研究基(ji)于国产硬件平(ping)台研发“多节(jie)点-多GPU”大规模分(fen)布式异构并行计算水动(dong)力模型,用于流域尺度二(er)维浅水方程高效并行求解。结果显示,在(zai)超级计算机模拟中,国产图形处理器(GPU)的(de)性(xing)能超过英伟达(da)芯片近10倍。
香港《南华早报》日前刊文称(cheng),这一成(cheng)果表明,美国对华不断升级的(de)技术制裁适得其反,不仅可能会产生“意想不到的(de)后果”,还进一步(bu)挑战了美国制造芯片的(de)主(zhu)导地位。
这一结果同样引起国际媒(mei)体关注。法新社2月17日称(cheng),这项技术进步(bu)标志着中国朝着摆脱美国经济制裁的(de)方向迈(mai)出(chu)了一步(bu)。秘鲁《共和国报》同日表示,这增强了中国在(zai)面对美国制裁时的(de)技术独立性(xing)。
目前,这篇题为《基(ji)于国产CPU/GPU平(ping)台的(de)水动(dong)力模型异构并行计算》的(de)研究报告(gao)已经公开在(zai)学术平(ping)台知网。观察者(zhe)网从中国水利行业学术期刊《水利学报》了解到,相关文章(zhang)即将刊登(deng)于该期刊。
工程学领域知名社交媒(mei)体账号“有趣的(de)工程学”转载了这一报道 推(tui)文截图
科学家经常依(yi)靠模拟来模拟真实世界的(de)情况(kuang),例如使用水动(dong)力模型来设计防御洪(hong)水或城市内涝的(de)方法。水动(dong)力模型具有物理意义明确、可靠性(xing)高等优点,但其计算量大、算力要求高。
“中国科学家面临的(de)挑战更加艰巨。”《南华早报》称(cheng),在(zai)硬件方面,像A100和H100这样的(de)先进GPU的(de)生产由(you)外国制造商主(zhu)导。在(zai)软件方面,总(zong)部位于美国的(de)英伟达(da)限制其CUDA软件生态系统在(zai)第三方硬件上运(yun)行,从而阻碍了独立算法的(de)发展。
文章(zhang)作者(zhe)、河海大学长江保护与绿色发展研究院教授(shou)南统超指(zhi)出(chu),基(ji)于以上原因,有必要基(ji)于国产CPU/GPU产业现状发展“多节(jie)点-多GPU”异构并行计算方案。
据介绍,并行计算成(cheng)功(gong)的(de)关键(jian),在(zai)于高效的(de)数据传输和多个节(jie)点之(zhi)间的(de)任务协调,从而最大限度地减少(shao)性(xing)能损失。2021年(nian),橡树岭国家实验室的(de)研究人员使用Summit超级计算机推(tui)出(chu)了一种名为TRITON的(de)“多节(jie)点-多GPU”洪(hong)水预报模型。尽管部署了64个节(jie)点,但TRITON的(de)处理速度仅提高了约6倍。
相比之(zhi)下,南统超团队提出(chu)一种创新架构,将多个GPU合(he)并到单个节(jie)点中,以抵消国内硬件的(de)性(xing)能限制。通过在(zai)软件级别改进节(jie)点之(zhi)间的(de)数据交换,他的(de)模型大大减少(shao)了通信开销。
文章(zhang)提到,该模型建立在(zai)国产通用的(de)x86计算平(ping)台上,CPU为国产海光7185处理器,32核64线程,主(zhu)频2.5GHz,GPU也是国产的(de),支(zhi)持128GB内存,网络(luo)带宽200Gb/s。新模型仅使用7个节(jie)点就实现了6倍的(de)加速,比TRITON使用的(de)数量少(shao)了约89%。
海光7185处理器
为了验证模型的(de)有效性(xing),南统超团队选择了山东省枣庄市庄里(li)水库作为模拟对象,仅使用200个计算节(jie)点和800个GPU,在(zai)三分(fen)钟内就模拟了洪(hong)水演变过程,实现了超过160倍的(de)加速,远远超过了TRITON模型。
南统超表示:“在(zai)短短几分(fen)钟内模拟河流流域范围内的(de)洪(hong)水意味着,现在(zai)可以更快、更详(xiang)细地实时模拟洪(hong)水演变和各种降雨径(jing)流情景。这可以加强防洪(hong)防灾工作,改善实时水库管理,最终减少(shao)生命和财(cai)产损失。”
他补充道,研究结果不仅可以应用于洪(hong)水建模,还可以应用于水文气象学、沉积和地表水-地下水相互(hu)作用等领域的(de)复杂系统模拟。“未(wei)来的(de)工作将扩大其应用范围并进一步(bu)测(ce)试其在(zai)工程实践(jian)中的(de)稳定性(xing)。”
去年(nian)7月,庄里(li)水库开闸泄洪(hong) 闪电新闻(wen)
《南华早报》认为,这表明,创新的(de)软件优化技术,可以令国产GPU在(zai)某些科学计算方面超越美国超级计算机。尽管存在(zai)“单靠软件调整无(wu)法无(wu)限期地弥补硬件差距”的(de)质疑,但这一进展凸显了中国研究人员在(zai)关键(jian)技术领域缓解“卡脖子”风险的(de)更广泛战略。
“中国科研人员向英伟达(da)发起挑战,增强了中国在(zai)面对华盛顿制裁时的(de)技术独立性(xing)。”秘鲁《共和国报》写(xie)道,“这一成(cheng)果不仅增强中国的(de)科研能力,也代(dai)表了灾害管理和水文气象建模方面的(de)一项重大进步(bu)。”
法新社则感叹(tan)称(cheng),尽管美国加大了对中国的(de)制裁力度,但中国科研人员还是获得了一定的(de)进展。这项技术进步(bu)标志着,“中国朝着摆脱美国经济制裁的(de)方向迈(mai)出(chu)了一步(bu)”。
来源|观察者(zhe)网
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