超級計算機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析2023

• 陳觀秋 2023年2月13日 來源：人民網(wǎng) 898 56
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近年來，在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的共同推動下，中國超級計算機(jī)(簡稱“超算”)快速發(fā)展——技術(shù)創(chuàng)新方面，采用自主研發(fā)芯片的多個國內(nèi)超算曾在世界超算榜單上排名第一;整體規(guī)模方面，在最新發(fā)布的全球超算榜單中，中國占比超過1/3;應(yīng)用創(chuàng)新方面，2016以來，多個創(chuàng)新應(yīng)

近年來，在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的共同推動下，中國超級計算機(jī)(簡稱“超算”)快速發(fā)展——技術(shù)創(chuàng)新方面，采用自主研發(fā)芯片的多個國內(nèi)超算曾在世界超算榜單上排名第一;整體規(guī)模方面，在最新發(fā)布的全球超算榜單中，中國占比超過1/3;應(yīng)用創(chuàng)新方面，2016以來，多個創(chuàng)新應(yīng)用獲得全球高性能應(yīng)用領(lǐng)域最高獎“戈登·貝爾”獎。

一直以來，超算作為國家在算力基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域最為重要的高性能計算能力技術(shù)，在很大程度上體現(xiàn)了國家的綜合科研實力。海量數(shù)據(jù)處理能力和高密度計算能力是衡量超算性能優(yōu)劣的直觀標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)內(nèi)通常采用算力(浮點(diǎn)運(yùn)算速度)和算效(浮點(diǎn)運(yùn)算速度每瓦特)對超算的絕對性能和能效進(jìn)行評價。10年前，國際超算的絕對計算能力已達(dá)到P級，即每秒可進(jìn)行千萬億次數(shù)學(xué)運(yùn)算。

超級計算機(jī)概念

高性能計算機(jī)HPC，又稱超級計算機(jī))主要被用來解決其他計算機(jī)解決不了的挑戰(zhàn)性問題，通常指具有極快運(yùn)算速 度、極大存儲容量、極高通信帶寬的一類計算機(jī)。超級計算被視為計算機(jī)科學(xué)與工程的“皇冠”，各國近年來均頻繁從國家層面啟動研制計劃。

超級計算機(jī)可以對所研究的對象進(jìn)行數(shù)值模擬和動態(tài)顯示, 從而獲得實驗很難甚至無法得到的結(jié)果。例如, 可應(yīng)用在預(yù)測氣候變化, 預(yù)報惡劣天氣, 理解基因功能, 以及模擬核爆炸過程, 甚至模擬宇宙演化過程等領(lǐng)域中。超級計算機(jī)的發(fā)展使得計算科學(xué)成為人類認(rèn)識和改造世界的新的方法和途徑。

超級計算是計算機(jī)科學(xué)與工程的“皇冠”。超級計算是計算機(jī)技術(shù)的源頭之一。互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)依賴的數(shù)據(jù)中心的核心技術(shù)，諸如 Hadoop等并行編程工具和 RDMA 等遠(yuǎn)程通信技術(shù)大多脫胎于此。因此，超級計算機(jī)被視為計算機(jī)科學(xué)與工程的“皇冠”。

不斷發(fā)展的超算技術(shù)，可以支撐重大科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)研究，也可推動新興科技領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新，發(fā)揮著引領(lǐng)國家科技進(jìn)步的關(guān)鍵作用。多年來，超算技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天航空、電磁計算、海洋模式、醫(yī)學(xué)影像、材料基因等重大科學(xué)研究和國計民生領(lǐng)域，為國家的基礎(chǔ)科學(xué)研究和相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)攻關(guān)作出重要貢獻(xiàn)。隨著更多的現(xiàn)實應(yīng)用從基于數(shù)據(jù)的模擬與仿真，走向基于算法的挖掘和訓(xùn)練，大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)正在與超算技術(shù)融合。超算逐漸成為支撐信息化發(fā)展的算力基礎(chǔ)設(shè)施和城市及重點(diǎn)行業(yè)的算力大腦。

超級計算機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國超算取得了一定的成績，但仍面臨著不小挑戰(zhàn)。一是技術(shù)異構(gòu)帶來的適配問題逐漸顯現(xiàn)。不同的芯片架構(gòu)確保了超算的實施路徑冗余，但隨著各類應(yīng)用的深入發(fā)展，也帶來了軟件適配的難題。模型、算法和芯片之間需要做二次適配，導(dǎo)致應(yīng)用軟件移植很難實現(xiàn)。二是智算中心帶來的沖擊日漸劇烈。

2020 年以來，十四五和新基建驅(qū)動我國超級計算中心建設(shè)進(jìn)入高速增長期，多地地方政府和企事業(yè)單位都在積極建設(shè)和籌建超級計算中心。

在中國多次上榜全球超級計算TOP500 后，美國自 2015 年起將多所中國超級計算相關(guān)機(jī)構(gòu)或企業(yè)列入實體清單，包括國防科大、無錫江南計算技術(shù)研究所、曙光、申威等。而我國超級計算整體實力和美國相比仍然有較大差距。

從 2021 年 11 月中國超級計算機(jī) TOP100 中的行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 Linpack 性能份額來看，算力服務(wù)、超級計算中心、人工智能、科學(xué)計算等領(lǐng)域是超級計算的主要用戶，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)特別是 AI 領(lǐng)域增長強(qiáng)勁。

據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2022-2027年超級計算機(jī)市場投資前景分析及供需格局研究預(yù)測報告》分析：

十四五和新基建驅(qū)動超級計算進(jìn)入快速增長期。我國高性能計算中心建設(shè)主要通過部省(市)合作協(xié)議確立超級計算中心的建設(shè)計劃，國家科技部代表國家科技戰(zhàn)略對主機(jī)性能設(shè)定目標(biāo)。地方政府希望超級計算中心能成為區(qū)域科技發(fā)展的功能載體，為其聚集人才、創(chuàng)新科技并推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2021 年 3 月，我國“十四五規(guī)劃”中明確提出，要“加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系A(chǔ)Z，強(qiáng)化算力統(tǒng)籌智能調(diào)度，建設(shè)若干國家樞紐節(jié)點(diǎn)和大數(shù)據(jù)中心集群，建設(shè) E 級和 10E 級超級計算中心。”根據(jù)規(guī)劃，合肥、蘭 州、廈門、太原等地多地都將陸續(xù)建立超級計算中心。

近年來，美國、歐盟、日本等國家和地區(qū)正加速推動E級(每秒可進(jìn)行百億億次數(shù)學(xué)運(yùn)算)計算性能目標(biāo)的實現(xiàn)和優(yōu)化。中國也高度重視E級超算的開發(fā)和研究，并已經(jīng)研制成功多臺E級原型機(jī)。與國外相比，中國超算的特點(diǎn)和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在計算性能、自主研發(fā)和綠色節(jié)能等方面。

隨著人工智能需求的興起，2019年至今，全國建設(shè)了20多個智算中心，對超算的發(fā)展帶來較大沖擊。超算和智算中心如何實現(xiàn)差異化發(fā)展，是行業(yè)面臨的重要問題。三是商業(yè)模式帶來的挑戰(zhàn)漸成現(xiàn)實。國家對超算的扶持性政策弱化之后，超算中心如何走出一條自負(fù)盈虧、甚至略有盈余的可持續(xù)發(fā)展道路，是擺在運(yùn)營者面前的現(xiàn)實問題。

想要了解更多超級計算機(jī)行業(yè)詳情分析，可以點(diǎn)擊查看中研普華研究報告《2022-2027年超級計算機(jī)市場投資前景分析及供需格局研究預(yù)測報告》。報告對中國超級計算機(jī)行業(yè)的內(nèi)外部環(huán)境、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展?fàn)顩r、市場供需、競爭格局、標(biāo)桿企業(yè)、發(fā)展趨勢、機(jī)會風(fēng)險、發(fā)展策略與投資建議等進(jìn)行了分析，并重點(diǎn)分析了我國超級計算機(jī)行業(yè)將面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。報告將幫助超級計算機(jī)企業(yè)、學(xué)術(shù)科研單位、投資企業(yè)準(zhǔn)確了解超級計算機(jī)行業(yè)最新發(fā)展動向，及早發(fā)現(xiàn)超級計算機(jī)行業(yè)市場的空白點(diǎn)，機(jī)會點(diǎn)，增長點(diǎn)和盈利點(diǎn)……準(zhǔn)確把握超級計算機(jī)行業(yè)未被滿足的市場需求和趨勢，有效規(guī)避超級計算機(jī)行業(yè)投資風(fēng)險，更有效率地鞏固或者拓展相應(yīng)的戰(zhàn)略性目標(biāo)市場，牢牢把握行業(yè)競爭的主動權(quán)。形成企業(yè)良好的可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢。

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  2022-2027年超級計算機(jī)市場投資前景分析及供需格局研究預(yù)測報告

  隨著超級計算機(jī)行業(yè)競爭的不斷加劇，大型企業(yè)間并購整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國內(nèi)外優(yōu)秀的超級計算機(jī)企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的分析研究，特別是對當(dāng)前市場環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究，...

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