黑洞照片，天氣預(yù)報(bào)，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(lèi)第一張黑洞照片，它在2019年發(fā)布時(shí)引起了極大的轟動(dòng)。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(guò)5500萬(wàn)光年，想要畫(huà)像的難度無(wú)異于在地球上給月球表面的可樂(lè)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(lèi)真的建造了這樣的望遠(yuǎn)鏡。

　　這里的關(guān)鍵是長(zhǎng)基線干預(yù)測(cè)量技術(shù)(VLBI)。通過(guò)調(diào)動(dòng)分布在世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡，讓它們同時(shí)觀察同一個(gè)目標(biāo)，然后聯(lián)合處理獲得的觀察信號(hào)，相當(dāng)于用一個(gè)超大的射電望遠(yuǎn)鏡觀察，直徑達(dá)到每個(gè)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(guò)地球直徑。

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

　　圖片來(lái)源：支持事件視界望遠(yuǎn)鏡計(jì)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(gè)問(wèn)題。僅僅是一個(gè)為期五天的觀察，事件視野望遠(yuǎn)鏡就會(huì)產(chǎn)生大約7PB的數(shù)據(jù)，可以裝滿(mǎn)近2000個(gè)大容量硬盤(pán)。這么大的數(shù)據(jù)量很難通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸，所以來(lái)自世界各地的天文臺(tái)會(huì)把硬盤(pán)郵寄到美國(guó)麻省理工學(xué)院海斯塔克天文臺(tái)——等待很長(zhǎng)時(shí)間的高性能計(jì)算機(jī)(HPC)會(huì)將數(shù)千個(gè)硬盤(pán)中雜亂無(wú)章的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成我們后來(lái)看到的黑洞出道照片。

　　高性能計(jì)算無(wú)處不在?！　?/p>

　　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(jì)劃中非常重要。但是相對(duì)于阿塔卡馬沙漠夜空中莊嚴(yán)的望遠(yuǎn)鏡陣列，高性能計(jì)算機(jī)看上去只是一個(gè)低調(diào)地隱藏在室內(nèi)的柜子，它還負(fù)責(zé)無(wú)聊而復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作，這使得高性能計(jì)算對(duì)我們來(lái)說(shuō)往往是一個(gè)遙遠(yuǎn)的概念。

　　但是，聽(tīng)起來(lái)更加陌生的高性能計(jì)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(jì)算和實(shí)際服務(wù)項(xiàng)目聯(lián)系起來(lái)，很容易理解為什么是現(xiàn)在不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　說(shuō)到日常生活，最好的例子就是天氣預(yù)報(bào)。天氣如此重要，以至于兩個(gè)很久沒(méi)見(jiàn)的人在始話題的時(shí)候往往會(huì)選擇從天氣開(kāi)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(guò)數(shù)學(xué)模型無(wú)法預(yù)測(cè)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(lèi)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(duì)云系統(tǒng)有了更深入的了解;而高性能計(jì)算加持下的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)使預(yù)測(cè)精度不斷提高。

　　通過(guò)數(shù)據(jù)科學(xué)，今天我們預(yù)測(cè)未來(lái)一周的降水情況比半個(gè)世紀(jì)前預(yù)測(cè)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(pán)旋在菲律賓東部的2號(hào)臺(tái)風(fēng)舒力基很可能會(huì)被強(qiáng)化為超強(qiáng)臺(tái)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(jì)算能力的高性能計(jì)算參與。

　　另性能計(jì)算應(yīng)用的另一個(gè)例子是電影和動(dòng)畫(huà)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(jì)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(lái)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(duì)找到了一個(gè)擁有6000個(gè)處理器的高性能計(jì)算機(jī)來(lái)幫助渲染，渲染工作大約需要一年時(shí)間。如果使用普通電腦，這部分工作需要一萬(wàn)年的時(shí)間。

　　高性能計(jì)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(guò)計(jì)算能力最強(qiáng)的富岳高性能計(jì)算機(jī)模擬計(jì)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(jì)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(jì)算可以在許多行業(yè)的基礎(chǔ)上找到。目前，高性能計(jì)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(jì)、動(dòng)畫(huà)渲染、智能社會(huì)等多個(gè)領(lǐng)域。可以說(shuō)，任何需要計(jì)算機(jī)和計(jì)算能力的行業(yè)都可以使用高性能計(jì)算。

　　中國(guó)高性能計(jì)算的成長(zhǎng)歷史。

　　說(shuō)到高性能計(jì)算，你腦子里會(huì)浮現(xiàn)出什么名字?天河1號(hào)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(shí)際上是中國(guó)高性能計(jì)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(guó)超級(jí)算力大會(huì)ChinaSC2020公布的高性能計(jì)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(jì)算領(lǐng)域的重要參與者：在去年11月公布的TOP500高性能計(jì)算名單中，聯(lián)想被評(píng)為182臺(tái)，占36.4%。

　　事實(shí)上，聯(lián)想早在1999年就正式成立了高性能計(jì)算(HPC)部門(mén)，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(jì)算機(jī)，就要了解當(dāng)初的時(shí)代背景。

　　從世界上第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)ENIAC開(kāi)始，高性能計(jì)算長(zhǎng)期服務(wù)于尖端領(lǐng)域的研究，但由于起點(diǎn)不同，高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)長(zhǎng)期受到歐美國(guó)家的支持。

　　一個(gè)著名的故事是，20世紀(jì)80年代，中國(guó)石油工業(yè)部物探局花了很多錢(qián)買(mǎi)了一臺(tái)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(guó)將機(jī)器放在玻璃房中24小時(shí)監(jiān)控，美國(guó)掌握進(jìn)出鑰匙和啟動(dòng)密碼，中國(guó)必須定期提交使用日志。

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

　　高性能計(jì)算的未來(lái)在哪里?

　　中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所研究員張?jiān)迫┦吭诮邮懿稍L時(shí)說(shuō):農(nóng)業(yè)社會(huì)依賴(lài)體力，工業(yè)社會(huì)依賴(lài)機(jī)器，信息社會(huì)依賴(lài)互聯(lián)網(wǎng)，智能社會(huì)依賴(lài)計(jì)算能力，誰(shuí)能占領(lǐng)力的制高點(diǎn)，誰(shuí)就有引領(lǐng)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。

　　IDC報(bào)告預(yù)測(cè)，從2018年到2025年，中國(guó)的總數(shù)據(jù)將以每年30%的快速增長(zhǎng)引領(lǐng)世界，預(yù)計(jì)到2025年，中國(guó)的總數(shù)據(jù)將上升到世界第一。為了應(yīng)對(duì)爆炸性增長(zhǎng)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(mǎn)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(jì)算，雖然總性能領(lǐng)先，但因其成本高、能耗高而受到批評(píng)。

　　基于商業(yè)領(lǐng)域的聯(lián)想會(huì)更加注重能效比。因此，聯(lián)想開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)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(guò)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(jì)算的性能再高，能效再好，也必須運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目中才能發(fā)揮價(jià)值。無(wú)軟件輔助，空算力也不能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)價(jià)值。曾有報(bào)道稱(chēng)，天河1號(hào)由于缺乏軟件配合而長(zhǎng)期閑置。

　　當(dāng)高性能計(jì)算運(yùn)算速度向每秒100億次邁進(jìn)時(shí)，數(shù)據(jù)中心在地球表面的每個(gè)角落展開(kāi)時(shí)，我們有理由相信未來(lái)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(bào)、更高水平的醫(yī)療服務(wù)和更靈活的動(dòng)畫(huà)電影。

　　高性能超計(jì)算系統(tǒng)或數(shù)據(jù)中心都需要高數(shù)據(jù)流通。這對(duì)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(guó)內(nèi)建立了一條龍的營(yíng)銷(xiāo)和售后服務(wù)運(yùn)營(yíng)體系。奧卡斯通過(guò)了ISO9001(2008)質(zhì)量管理體系認(rèn)證。開(kāi)發(fā)了6種以上系統(tǒng)的UTPCat.6A屏蔽布線系統(tǒng)，滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)中心的需求，同時(shí)通過(guò)了多個(gè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的質(zhì)量檢驗(yàn)認(rèn)證，在美國(guó)、歐洲、馬來(lái)西亞、瑞士、德國(guó)、中東、南非等國(guó)家設(shè)立了自主品牌的聯(lián)絡(luò)處和銷(xiāo)售處，在30多個(gè)國(guó)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(tái)等產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售于一體的高新技術(shù)企業(yè)。公司以追求用戶(hù)需求為導(dǎo)向，為客戶(hù)提供奧卡斯特有魅力的產(chǎn)品。奧卡斯布線四色方便!