打破“超算服務無法商業化”的魔咒

在當前復工復產的大潮中，各地的數據中心、超算中心等也陸續全面復工建設。5月4日，四川電視台報道，四川省最具代表性的“新基建”項目——成都超算中心已順利封頂，項目預計下半年完工，並將積極爭取納入到國家超算中心體系之中。十三屆全國人大代表、四川啓陽汽車集團董事長王麒在今年全國“兩會”期間提出建議，以成都科學城為核心區域，建設綜合性國家科學中心，而成都超算中心正是科學城的幾個重點基礎設施建設項目之一。

無獨有偶，5月19日，河南省大數據管理局與鶴壁市人民政府簽署戰略合作框架協議書，其中重要的內容之一便是支持鶴壁建設國家超算中心，承擔大規模科學計算和工程計算任務，同時運用大數據、雲計算、人工智能、物聯網等先進手段推動現代農業的發展。

我國超算產業發展方興未艾，一方面，各地打造超級計算機，持續壯大國家超算中心體系的熱情不減；另一方面，隨着“新基建”浪潮的興起，大數據、人工智能、物聯網、5G等新型工作負載不斷湧現，人們對強大算力的需求持續升温，這對超算產業的發展將產生積極的推動作用。

人們已經習慣瞭如下對超算的描述：計算領域皇冠上的明珠，反映了一個國家科技的綜合實力，是大國重器。這也造成了超算在人們心目中多年來一成不變的印象——高高在上、陽春白雪。今天，除了科學研究和計算以外，超算已經“飛入尋常百姓家”，在天氣預報、基因製藥、石油勘探、汽車設計、航空航天、金融期貨，乃至人工智能等諸多領域，都可以看見超算的身影。超算似乎已經走下了神壇。

在近日舉行的“中國計算機學會青年計算機科技論壇”(CCF YOCSEF)濟南論壇上，“離開國家超算，商業超算能否獨立生存”的話題引起了關注和熱議。商業超算的市場究竟在哪裏？超級雲計算能否打破超算服務無法真正商業化的魔咒？超算雲服務能否開闢新的戰場？在超算市場喧囂的背後，我們需要的是更精準的客户畫像、超算資源的供需平衡、速度與應用優先權更合理的安排……也許只有這樣，普惠超算的夢想才能真正照進現實。

超算正變得多元化

中國超算越來越厲害，雖然起步較晚，但是發展速度很快。很多人頭腦中慢慢有了這樣的印象，很大程度上是因為中國的超級計算機近些年在全球超級計算機榜單TOP500中屢有斬獲， 甚至有過連續多屆坐莊的好成績，其中“天河一號”“天河二號”“太湖之光”更是人們耳熟能詳的中國超級計算機的優秀代表。

時至今日，中國超算已經在世界超算領域佔有了一席之地。就在我們已經有能力製造出全世界屬一屬二的超級計算機之時，一些隱藏在“高速度”之下的問題也漸漸浮出水面。

最集中的體現就是“重硬輕軟”，具體表現在：我國的應用軟件目前仍處於初級階段，應用與軟件研發存在脱節現象，一個典型的例子是日常運行的超算作業，其並行規模仍停留在千核級別以下，不能充分發揮億億次超級計算機的並行能力，尤其是在超算應用較多的製造業和基礎科研領域，大部分的商業應用軟件都來自國外，而我們的軟件幾乎都是科研用軟件， 不具備大規模商業推廣的能力和條件。

正因為如此，有人提出了超算能否從陽春白雪走向下里巴人，超級計算機的發展到底應該是速度為王還是應用為王等疑問。

我國超級計算機的研製模式基本都是由政府科技部門主導，地方政府參與，企業承擔研製任務，國家超級計算中心負責運維和推廣。不可否認，這種模式是經過過去20多年的實踐和驗證，使得我國在超算領域異軍突起的重要基礎和保障。

但是在從跟跑進入到並跑，甚至部分技術領跑的新階段後，很多專業人士也在反思，會不會因為我們以前太重視超算領域TOP500 這樣的“金牌”之爭，反而放鬆了對於提升超算整體應用水平這樣類似“全民健身”的要求？再加上軟件發展沒有實質性突破，自研應用少、應用場景不完善等問題依然存在，以及採用商業模式運營的超算中心成功的案例鳳毛麟角， 導致商業超算缺少良好的生態平台，無法滿足千行百業對商業化大規模超算應用的需要。

找到了問題所在，然後有效地解決問題，我國的超算產業才能實現又一次飛躍。國家超級計算天津中心主任助理馮景華認為，國情不同，超算的應用模式也不同，國家超算和商用超算並不矛盾，超算肯定能產業化，而且產業化手段非常多。國內的國家級超算中心都在積極探索適合自己的創新發展之路。

技術創新驅動應用創新，反過來，應用又是技術的試金石，是技術持續提升的基礎和源泉。其實，速度為王或應用為王並不矛盾，從產品的角度出發，就是速度為王；從客户和業務的角度出發，就體現為應用為王。超算落地，其核心還是以應用為王。

但在超算發展的不同階段，應根據實際的需求和目標的設定，及時調整速度為王或應用為王的優先級。現在，超算的發展正處於一個關鍵的轉折期，企業的雲化轉型、智能升級迫切需要超算提供的強大算力和支撐。從整體趨勢來看，超算會逐漸從重視速度變為重視應用，並將對應用進行更細粒度的劃分，不同的場景需要不同的解決方案。

用户的規模不同、需求不同，對技術能力的要求不同，運維的複雜程度不同、成本也不同。面對這麼多不同，超算應當進一步劃分等級和客户羣，針對不同客户提供不同規模、性能的超算服務。

國家超算面向大型、重要的用户，而商用超算可以解決大量中小型用户的需求。從這個角度説，商用超算是國家超算有益的補充。

在“新基建”的浪潮下，我們看到各類超算中心也在探索多元化的運營模式，致力於提供全譜系服務。在用户多樣化需求的牽引下，隨着技術的不斷髮展，將超算的算力分離出來，實現定製化，同時降低超算的使用成本，超算普惠是可以實現的，比如超級雲計算模式、雲超算等就是有益的嘗試。

需要明確的一點是，國家超算是一種戰略資源，不能全部做商業化的探索。但是在條件具備的情況下可以進行多元化運營模式的探索，這有助於打造良好的超算生態，推動整個超算的大規模商業化進程。

給客户畫像超算市場三分天下

一提到超算，很多人最直接的聯想就是超級計算機，甚至就在超算與超級計算機之間劃上了等號。其實，超級計算機只是豐富的、多層次的超算應用的金字塔尖，而不代表超算應用的全部。業內之所以有關於國家超算與商業超算能否並存的探討，也是從客户的實際應用需求出發，看到了劃分超算場景和客户羣體的必要性和商業價值。

北京並行科技董事長陳健從商業角度將超算行業劃分為“尖端超算、通用超算和行業超算”三大細分市場，併為三大市場的客户進行畫像和產品定位。這種對超算行業生態立體化的描述，有利於超算廠商和服務運營機構進一步明確目標客户，提供更有針對性的解決方案和服務，更加充分地發揮超算的威力。所謂尖端超算，一個“尖端”已經直接説明了這類客户和這類需求的特殊性。

通常來説，尖端超算的客户部署的是“萬核”以上的應用。他們追求“三極”，即極大的規模、極高的超算硬件系統要求和極致的性能。能夠駕馭尖端超算的必定是高端超算的從業人員，來自於攻堅型科研、國家級客户或各行業頂級研究機構。

稱得上是尖端超算的產品，毫無疑問，一定是“塔尖上的明珠”“國之重器”。具體分析，尖端超算產品無論是在計算、訪存、通信，還是I/O 場景下，都具有十分出眾的能力，是性能設計平衡的高端超級計算機。“太湖之光”“天河二號”等就是尖端超算的代表，凡是去實地參觀過設備的人無不嘖嘖稱讚。眾所周知， 這些尖端超算產品需要國家大力投入，集中科研力量進行攻關，目的就是集中力量辦大事，解決一些重大、棘手的科研難題。因此，不能簡單地核算其性價比，必須以速度為王。

提供尖端超算服務的代表就是國家超級計算中心。國家超級計算中心是由科技部批准成立的，截至2019 年，科技部批准建立的國家超級計算中心共有七家，包括國家超級計算天津中心、國家超級計算廣州中心、國家超級計算深圳中心、國家超級計算長沙中心、國家超級計算濟南中心、國家超級計算無錫中心和國家超級計算鄭州中心。可以説，它們是中國超算的脊樑。 現在仍有一些地方政府在大力興建超算中心，希望進入到國家超算體系之中。

中科院計算所研究員張雲泉介紹説，從實踐來看，我國超算在建設思路上採取了優先發展超算系統的性能，然後再拉動超算應用發展的策略，這種方式雖然在短時間內拉近了我們在設備端與世界先進水平的差距，但是也會導致超算系統初期應用效率偏低等情況的出現，需要一定的過渡期，才能讓超級計算機的資源和能力得以充分釋放。

反觀歐美日等國家，它們的超算發展模式是，根據行業和應用領域的實際應用需求，有針對性地研製能滿足實際應用需求的超算系統，這樣可以有效避免對機器的浪費，形成了供需的動態平衡。

採用通用超算的客户，其應用主要在萬核以下，其中絕大多數是千核以下的應用。這類客户的代表是那些海量的自身無超算資源但又想使用超算服務，或是當前在自主建設中小型超算系統的客户。這類客户的核心需求表現在，需要優質的服務，而且特別關注性價比。

通用超算可以針對不同類型的應用，按照動態隨需增長模式，提供最高性價比的超算服務計算資源，從而將那些不得不自建超算系統的客户解脱出來，以租用的方式更方便快捷、以更低的成本使用超算服務。

通用超算的代表是超級雲計算中心。我國的一些國家超算中心已經在嘗試這種模式，並且取得了不錯的效果。另外，像北京超級雲計算中心，便提供商業運營的通用超算服務平台，用户數已經突破2萬，並且仍在持續快速增長。北京超級雲計算中心不僅擁有強悍的處理器、 專業的平台優化能力，而且可以根據用户需求進行動態擴容，避免了用户排隊，同時保證了計算的順暢。一句話，北京超級雲計算中心可以為各類企業提供優質的超級計算和雲計算服務。

行業超算的客户可能是範圍最廣、應用需求差異最大的一類客户，其應用可從單核跨越到幾千核。這類客户最關注服務，然後是性能和性價比。與其説這類客户關注超算，還不如説他們更關注的是業務本身，因為超算只是他們用來滿足業務需求的一個環節而已，其終極目標是實現完整業務雲化，同時保證業務運行的穩定性和可靠性。

行業超算，顧名思義就是面向不同的行業需求，按照各行業的實際業務需求設計完整的雲上業務流程，並且保證業務各環節能夠快速、高效、動態實現，具有彈性和高性能、高穩定性、高可靠性、高可維護性。行業超算的實現方式通常是“公有云/超算雲 專業超算服務商”。

以阿里雲、騰訊雲等為代表的公有云服務商最近幾年加快了在超算領域的佈局。以公有云的方式交付超算資源和服務，可以發揮雲本身靈活、低成本、服務化等優勢，加速超算普惠的進程。舉例來説，早在2018 年初，騰訊雲重慶黑石數據中心便對外提供超算雲服務，將超級計算機集羣部署在雲端，滿足了重慶當地工業企業對高性能計算的需求，讓他們享受到雲服務帶來的種種便捷。

另外，阿里雲的彈性高性能計算平台E-HPC面向的是傳統對高性能計算有強烈需求的高校科研機構和企業用户，能夠大幅度降低人工智能計算門檻，很好地詮釋了公有云上的HPC as a Service。阿里雲表示，E-HPC不僅可以一鍵部署，而且是可媲美大型超算集羣的雲上超算中心。

我們雖然按照客户需求和產品特性將超算劃分成三大市場，但這三大市場之間的界線並不是涇渭分明，比如通用超算與行業超算之間就有交叉，最終還是要根據客户的實際需求判定採用哪種解決方案或服務。

“有些人可能會迷信超級計算機。但是超級計算機不可能為一些小應用更改配置，更不要説定製化了。這就好比手裏攥着一把巨大無比的錘子，到處找小釘子砸。既然有通用超算、行業超算這樣順手的小錘子，為什麼不用？用小錘子砸小釘子可能會事半功倍。”陳健表示，“我們從給客户畫像入手，先明確用户的需求，再找對路的產品和服務，這樣可以更好地滿足超算商業化的需求。”

將超算劃分成三大市場，最直接的效果是將客户需求梳理清楚，引導客户對號入座，選擇最適合自己的超算服務，而不是非要千軍萬馬爭過國家超算這一座獨木橋。商業超算也有自己的擅長，在某些場景下可能更經濟、更高效。俗話説，殺雞焉用宰牛刀，就是這個道理。不同的設備對應不同的最適合的應用場景，既不要大材小用，也不必一味追求“高大上”。

調查顯示，大部分企業客户的計算需求都在千核以下，通用超算或行業超算完全可以滿足需求。統計數據顯示，我國傳統超算市場的整體規模達280億元，其中尖端超算目前大約佔四分之一，而通用超算佔四分之三。行業超算包含了行業應用軟件市場，是後起之秀，增長勢頭迅猛，預估市場份額約為1000億元，假以時日很有可能顛覆目前的超算市場格局。

國外的超算市場更加成熟，也相對簡單，尖端超算數量並不多（比如NASA)，通用超算和行業超算的用户主要都是由雲計算公司來提供服務。在國內，尖端超算的規模還在不斷擴大， 但是仍有很多企業用户在自建超算系統，這説明在超算市場上還存在供需不平衡的情況。在電商領域，有了天貓和京東，為什麼還會有拼多多異軍突起？這是不同的市場定位、不同的客户羣體和需求決定的。在超算領域，尖端超算、通用超算和行業超算三大市場會進一步明確和細分。

超算雲服務異軍突起

明確應用需求，找對適合的產品，接下來就是如何落地，也就是超算商業化這個要探討的核心問題。

超算商業化的一個重要前提是，有海量的客户需要超算應用，但是這些應用不必運行在超級計算機上，而用户自建超算系統又不划算，這時商業化的超算雲服務就是一種新的選擇。並行科技就是一家提供專業化超算雲服務的供應商。從某種程度上説，它像是一個聚合各種模式超算服務的“中間商”，通過它的整合和調度，用户可以獲得與自己業務匹配的尖端超算、 通用超算和行業超算。並行科技與多個國家超算中心保持密切的資源往來，可以幫助客户建設超級雲計算中心（比如與北京超級雲計算中心攜手共建），同時還與阿里雲、華為雲等公有云服務商結成了合作伙伴。無論客户有哪類超算需求，都可以先找到並行科技，由它負責匹配具體的超算資源和服務。目前，並行科技服務的超算客户超過了2萬，其中大多數還是以科研為主，合同金額從幾千元到幾百萬元不等。

投資界的人剛接觸到超算時，總會有點敬而遠之，因為大家擔心超算是重資產投入，以為會建大型數據中心，包袱太重。其實這是一種誤解，超算領域有很多供應商，比如超算雲服務商並行科技就是一家輕資產公司，雖然它背靠的是超算中心、超級雲計算中心和公有云這些資源池，但它本身的特長還是在PaaS和SaaS 層，可以根據用户的需求動態擴容這些資源池，避免用户排隊，最大程度地發揮超算資源池的作用。並行科技是一個超算雲服務的統一出口，它將超算資源標準化，並按其性能、質量等銷售給客户。

在數據中心領域，數據中心的建設與運營有逐漸分離的趨勢，輕重資產由各自最擅長的企業經營，前一段時間鵬博士動作頻頻正是為此。在超算領域亦是如此，並行科技就是“吃螃蟹的人”。陳健表示，並行科技的初衷是以SaaS化構建立體超算行業生態，打造新的行業增長點。並行科技與超算資源提供商之間就像是電網與電廠的關係。有了多個不同“電廠”的支持，並行科技可以向客户直接輸送成本最低的“電”，同時保證服務最優。

超算迎來“黃金時代”

市場研究公司Hyperion Research的數據顯示，從2017年到2022年，全球超級計算機市場規模將翻一番，超過95億美元。AI的爆發為超算的商業化和普及應用又添了一把火。據悉，一批新崛起的中國本土私募基金也將AI應用於投資決策，有的還投資建設了自己的新一代AI 超級計算機。

超算市場還在成長壯大。尖端超算是一個國家的科技命脈，仍會向着“更高更快更強”發展，而通用超算和行業超算可以預見其增長速度將更快，三大市場各有自己的區間，互相不可替代。

我國正走在從“超算大國”到“超算強國”的道路上，不僅要在硬件上攻艱克難，更要在算法和應用軟件上尋求新的突破，再邁上一個新台階。超算正處於“黃金時代”，它不僅需要產品、技術和應用上的創新，更迫切需要商業模式上的創新。超算雲服務、超級雲計算中心毫無疑問將成為超算商業化的有力推手。

（説明：文章來源《中國信息化週報》）

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