【文/觀察者網(wǎng) 齊倩】今年1月，中國學者發(fā)布一項同行評議研究。該研究基于國產(chǎn)硬件平臺研發(fā)“多節(jié)點-多GPU”大規(guī)模分布式異構并行計算水動力模型，用于流域尺度二維淺水方程高效并行求解。結果顯示，在超級計算機模擬中，國產(chǎn)圖形處理器（GPU）的性能超過英偉達芯片近10倍。

香港《南華早報》日前刊文稱，這一成果表明，美國對華不斷升級的技術制裁適得其反，不僅可能會產(chǎn)生“意想不到的后果”，還進一步挑戰(zhàn)了美國制造芯片的主導地位。

這一結果同樣引起國際媒體關注。法新社2月17日稱，這項技術進步標志著中國朝著擺脫美國經(jīng)濟制裁的方向邁出了一步。秘魯《共和國報》同日表示，這增強了中國在面對美國制裁時的技術獨立性。

目前，這篇題為《基于國產(chǎn)CPU/GPU平臺的水動力模型異構并行計算》的研究報告已經(jīng)公開在學術平臺知網(wǎng)。觀察者網(wǎng)從中國水利行業(yè)學術期刊《水利學報》了解到，相關文章即將刊登于該期刊。

工程學領域知名社交媒體賬號“有趣的工程學”轉載了這一報道 推文截圖

科學家經(jīng)常依靠模擬來模擬真實世界的情況，例如使用水動力模型來設計防御洪水或城市內澇的方法。水動力模型具有物理意義明確、可靠性高等優(yōu)點，但其計算量大、算力要求高。

“中國科學家面臨的挑戰(zhàn)更加艱巨?！薄赌先A早報》稱，在硬件方面，像A100和H100這樣的先進GPU的生產(chǎn)由外國制造商主導。在軟件方面，總部位于美國的英偉達限制其CUDA軟件生態(tài)系統(tǒng)在第三方硬件上運行，從而阻礙了獨立算法的發(fā)展。

文章作者、河海大學長江保護與綠色發(fā)展研究院教授南統(tǒng)超指出，基于以上原因，有必要基于國產(chǎn)CPU/GPU產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀發(fā)展“多節(jié)點-多GPU”異構并行計算方案。

據(jù)介紹，并行計算成功的關鍵，在于高效的數(shù)據(jù)傳輸和多個節(jié)點之間的任務協(xié)調，從而最大限度地減少性能損失。2021年，橡樹嶺國家實驗室的研究人員使用Summit超級計算機推出了一種名為TRITON的“多節(jié)點-多GPU”洪水預報模型。盡管部署了64個節(jié)點，但TRITON的處理速度僅提高了約6倍。

相比之下，南統(tǒng)超團隊提出一種創(chuàng)新架構，將多個GPU合并到單個節(jié)點中，以抵消國內硬件的性能限制。通過在軟件級別改進節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交換，他的模型大大減少了通信開銷。

文章提到，該模型建立在國產(chǎn)通用的x86計算平臺上，CPU為國產(chǎn)海光7185處理器，32核64線程，主頻2.5GHz，GPU也是國產(chǎn)的，支持128GB內存，網(wǎng)絡帶寬200Gb/s。新模型僅使用7個節(jié)點就實現(xiàn)了6倍的加速，比TRITON使用的數(shù)量少了約89%。

海光7185處理器

為了驗證模型的有效性，南統(tǒng)超團隊選擇了山東省棗莊市莊里水庫作為模擬對象，僅使用200個計算節(jié)點和800個GPU，在三分鐘內就模擬了洪水演變過程，實現(xiàn)了超過160倍的加速，遠遠超過了TRITON模型。

南統(tǒng)超表示：“在短短幾分鐘內模擬河流流域范圍內的洪水意味著，現(xiàn)在可以更快、更詳細地實時模擬洪水演變和各種降雨徑流情景。這可以加強防洪防災工作，改善實時水庫管理，最終減少生命和財產(chǎn)損失?！?

他補充道，研究結果不僅可以應用于洪水建模，還可以應用于水文氣象學、沉積和地表水－地下水相互作用等領域的復雜系統(tǒng)模擬?！拔磥淼墓ぷ鲗U大其應用范圍并進一步測試其在工程實踐中的穩(wěn)定性?！?

去年7月，莊里水庫開閘泄洪 閃電新聞

《南華早報》認為，這表明，創(chuàng)新的軟件優(yōu)化技術，可以令國產(chǎn)GPU在某些科學計算方面超越美國超級計算機。盡管存在“單靠軟件調整無法無限期地彌補硬件差距”的質疑，但這一進展凸顯了中國研究人員在關鍵技術領域緩解“卡脖子”風險的更廣泛戰(zhàn)略。

“中國科研人員向英偉達發(fā)起挑戰(zhàn)，增強了中國在面對華盛頓制裁時的技術獨立性?！泵佤敗豆埠蛧鴪蟆穼懙?，“這一成果不僅增強中國的科研能力，也代表了災害管理和水文氣象建模方面的一項重大進步?！?

法新社則感嘆稱，盡管美國加大了對中國的制裁力度，但中國科研人員還是獲得了一定的進展。這項技術進步標志著，“中國朝著擺脫美國經(jīng)濟制裁的方向邁出了一步”。

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