超级计算与大数据-农大

超级计算机及其作用
科学发现范型：理论科学、实验科学、计算科学
有谁知道？
• 什么是超级计算机？ • 国外的超级计算机（某个事件）？
如： IBM公司的超级计算机两次人机大战 • 国内的超级计算机（某个事件） ？
如：天河一号、二号勇夺世界第一
什么是超级计算机?
• 超级计算机通常指由成千 上万个处理器(机)组成的、 能计算普通PC机和服务器 不能完成的大型复杂计算 的计算机。
• 超级计算机是一个国家科研实力的综合显现，体 现了国家在科技领域的核心竞争力，对国家安全、 经济和社会发展具有举足轻重的意义。
• 超级计算，是科技和产业创新发展的不竭动力。
超级计算机的竞争←→冷战时期的美苏军备竞赛！
2010-2013 TOP500：
京(K Computer) 10.51 PFLOPS 富士通/日本理化研究所
• 美国总统奥巴马2010年12月 6日在北卡罗来纳州一所社 区大学发表演讲时，十次提 到中国。
• 2011年01月25日，奥巴马在 美国国会发表了上任以来的 第二篇国情咨文（2011年国 情咨文）。四次提及中国。
• 美国总统提到中国主要成就 ：超算、高铁、太阳能。
中国第一，在日本的影响： 天灾人祸后力挺超算争夺世界第一
国家超级计算长沙中心 湖南大学 建设办公室 主任
蔡立军 博士 教授 博士生导师
超级计算与大数据
——从科学发现的“第三范型”跨越到“第四范型”
2013年10月24日
国家超级计算长沙中心 情况简介
公共服务中心 云计算中心 灾备中心
• 是国家及区域发展规划的布局——是继天津和深 圳之后，国家科技部正式批准建立的第三家国家 超级计算中心。
广泛应用于汽车、飞机、船舶、钢铁、 石油、新能源、集成电路等众多领域。
• 增加材料产品率 25% • 降低工程技术成本 13%—30% • 降低人工成本 5%—20% • 增加设备利用率 30%—60% • 缩短产品研发周期 30%—60%
——美国国家科学院工程技术委员会报告
超级计算机能做什么？
交易实时处理，金融模拟分析，商业 数据挖掘，物流与生产排程规划等。 在发达国家，金融是超级计算最重要 的应用领域之一；美国有超过10%的 超级计算机部署在各大金融机构。
• 天灾：是指2011年3月11日发生9.0级大型地震
+地震引发最高40.5米的海啸。
• 人祸：地震引发的火灾和福岛核泄漏事故。 • 导致东北地方部份城市遭受毁灭性破坏，宫城
县首府仙台市周围一片废墟，全国大规模经济 活动停止。
云计算时代
规模改变一切，量变到质变！
科学技术革命的宏观规律
信息技术革命的小周期
• 超级计算机追求的第一目 标是计算速度(动辄上百万/ 千万亿次)，在这样的运算 速度前提下，人们可以通 过数值模拟来预测和解释 以前无法实验的自然现象
普通计算机的运算速度←→成人走路的速度 超级计算机的运算速度←→火箭飞行的速度
超级计算机
新型 材料
物理
能做什么？ 海洋 工程
计算 模拟
化学
金融
科研 创新
生物 医药
当今科研创新 的三类范型： ①传统的理论分析
理论 分析
新型
能源
观察 实验
汽车
②传统的观察实验
③超级计算模拟
飞机
船舶
超级计算机能做什么？
物理，化学，天文，新材料，生物医 药等众多领域的主要研究途径之一； 宇宙行星、微观粒子、高温高压等难 以实验领域进行创新研究的唯一途径。
超级计算机能做什么？
第三次IT浪潮：云时代
云计算定义
Wiki：一种通过Internet以服务的方式提供动态 可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。
在NIST（美国国家标准与技术研究院）对云计算 的定义中，包括了五个基本特征、三个云服务模式、 以及四个云部署模型。
2011年美国发布 《联邦云计算战 略》，年度800 亿 美元的IT 预算25% 采用云计算，并规
• 2011年10月底1372.5万亿次（存储1.07PB ）全部 投运。目前正在进行主机搬迁。
• 基本建设工作已进入尾声，超级计算机已经搬进 机房，正准备加电、安装调试。
ห้องสมุดไป่ตู้
全系统指标
✓ 高性能刀片结构 ✓ 浮点峰值性能1372.5万亿次 ✓ 内存容量108TB ✓ 磁盘总容量1.07PB ✓ 功耗1400kW
• 目前，全国仅有国家级超算中心四家：
– 国家超级计算天津中心 – 国家超级计算深圳中心 – 国家超级计算长沙中心 – 国家超级计算济南中心
国
家
超
级 计•
采用“政府主导、军地合作、省校共建、市场
算 运作”的创新模式。
长沙• 省政府负责建设资金投入（ 8.6亿元）。
中• 国防科技大学负责提供硬件平台与技术支持。
心简• 湖南大学负责项目用地；项目建成后移交给湖
介 南大学，由湖南大学组建团队负责经营管理。
项目主体建筑由天算台、研发楼和天河广场组成。 建成湖南省科技创新的新平台、对外开放的新名片、 旅游观光的新景点、城市建设的新地标。
• 项目位于湖南大学校区内（43.25亩），总建筑 面积2.6万多平方米。
超级计算机能做什么？
天气预报、传染病扩散、大型集会安 全分析、社会动力学、宏观经济学等。 基于数学模型使用超级计算机进行数 值模拟是上述领域从定性到定量，获 得更可信结果的唯一手段。
超级计算机能做什么？
先进武器设计与测试，核物理模拟， 密码情报分析，信号与图像处理等。 国家安全和社会稳定的重要保障。
定每个联邦机构至
少拿出三项应用向 云计算迁移。
2011年英国启动政 府云服务（GCloud），投资6千
万英镑建立公共云
服务网络；每年 160 亿英镑的IT 预 算中将有20%采用 云计算；到2015 年，至少有50%的 政府IT资源通过 G-Cloud 购买。
2012年欧盟启动 《云计算战略计 划》，IT 预算中 有20%采用云计 算，到2020年将 为欧盟创造累积 产值GDP9570亿 欧元，增加就业 人数380万。
天河二号(TH-2) 33.86 PFLOPS，共16000个节点， 计算核心总数达3120000 广州超级计算中心
2010
2011
2012
2013
天河一号(TH-1) 2.507 PFLOPS 中国天津国家超级计算中心
泰坦(Titan) 17.59PFLOPS 美国能源部橡树岭国家实验室
中国第一，在美国的影响： 美国总统奥巴马“中国”两字不离口