HPC+擺脫架構(gòu)束縛，釋放創(chuàng)新動(dòng)力

在不久前結(jié)束的2022亞馬遜云科技中國(guó)峰會(huì)上，亞馬遜云科技大中華區(qū)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)發(fā)展部總經(jīng)理顧凡發(fā)表主題演講，為我們深入闡述下一代云基礎(chǔ)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用。亞馬遜云科技一直在探索云基礎(chǔ)架構(gòu)如何充分釋放Every Application的力量，以滿足客戶當(dāng)下及未來(lái)的應(yīng)用需求。

HPC高性能運(yùn)算被運(yùn)用在很多行業(yè)去解決最難的問(wèn)題，而亞馬遜云科技云上部署HPC可以解決本地?cái)?shù)據(jù)中心資源有限、大量的采購(gòu)及測(cè)試新硬件時(shí)間導(dǎo)致硬件技術(shù)無(wú)法保持更新、研究算法后需要調(diào)整算法去遷就過(guò)時(shí)的硬件架構(gòu)等問(wèn)題，具有便捷、彈性和成本靈活等優(yōu)勢(shì)。

接下來(lái)就讓我們一起看看亞馬遜云科技在HPC產(chǎn)業(yè)的思考和實(shí)踐，以及在“HPC+”時(shí)代，亞馬遜云科技如何與高精尖技術(shù)行業(yè)的發(fā)展齊頭并進(jìn)，幫助他們加速創(chuàng)新。

HPC拓展全新領(lǐng)域

更加豐富的應(yīng)用場(chǎng)景

Hyperion Research的市場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：2022年底將有18.8%的HPC在云端運(yùn)行，而這個(gè)數(shù)據(jù)在2021年只有12.3%。專家預(yù)測(cè)該數(shù)據(jù)在未來(lái)幾年還將呈現(xiàn)加速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，因?yàn)樵瓶梢再x予HPC豐富的“彈性”和更多、更廣的選擇能力，包括資源的擴(kuò)展性、敏捷性等，還可以大幅降低運(yùn)維的復(fù)雜度，使計(jì)價(jià)模式更靈活。

一些需要高性能計(jì)算的場(chǎng)景已經(jīng)從傳統(tǒng)范疇拓展到全新領(lǐng)域，如天氣及氣候預(yù)測(cè)、計(jì)算機(jī)輔助工程、計(jì)算流體力學(xué)、金融量化交易等。而一些新興產(chǎn)業(yè)，如量子計(jì)算、元宇宙等，也在高性能計(jì)算的支持下得以加速落地。我們可以看出，在亞馬遜云科技豐富且實(shí)用的解決方案支撐下，HPC所適用的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)無(wú)處不在。

Nitro基礎(chǔ)架構(gòu)

打造最佳HPC云平臺(tái)

亞馬遜云科技云上HPC屢獲大獎(jiǎng)的原因包括基礎(chǔ)架構(gòu)的核心Nitro。從2013年至今近十年時(shí)間，Nitro已經(jīng)演進(jìn)到了第五代。作為獨(dú)立專業(yè)硬件系統(tǒng)，Nitro深植在每一套物理機(jī)里面，能夠控制網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)以及其他系統(tǒng)，結(jié)合其他VPC的環(huán)境、管理、安全的控制，以及監(jiān)控的系統(tǒng)、虛擬化層，最終將計(jì)算力交付給客戶。

Nitro不僅能夠充分發(fā)揮最新的硬件技術(shù)，還能實(shí)現(xiàn)非常低的延時(shí)和高度穩(wěn)定性并優(yōu)化成本。Nitro作為模塊化系統(tǒng)可以獨(dú)立發(fā)展，這樣靈活的結(jié)構(gòu)和緊密的配合方式可以滿足所有硬件的需求，兩者相輔相成，將會(huì)使能力得到進(jìn)一步提升。

底部的基礎(chǔ)層涵蓋算力資源、高速網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)，構(gòu)成整個(gè)體系的基石。亞馬遜云科技有500+不同類型的服務(wù)器組合滿足各類復(fù)雜場(chǎng)景需求，還可以提供100G以上帶寬吞吐。支持MPI的EFA網(wǎng)卡使網(wǎng)絡(luò)不再是高性能計(jì)算的瓶頸，它能支撐高性能計(jì)算且在云端實(shí)現(xiàn)多級(jí)的文件存儲(chǔ)，進(jìn)一步幫助客戶提升資源利用效率。

HPC+催生場(chǎng)景化創(chuàng)新

以前定義HPC工作負(fù)載的方法，通常是先判斷高性能計(jì)算任務(wù)是松耦合型還是緊耦合型，這更看重網(wǎng)絡(luò)帶寬和延遲需求，同時(shí)也會(huì)從HPC任務(wù)涉及的數(shù)據(jù)規(guī)模的維度進(jìn)行考量。

但隨著硬件技術(shù)的創(chuàng)新以及人工智能的迅猛發(fā)展，亞馬遜云科技發(fā)現(xiàn)越來(lái)越多的HPC任務(wù)需要和AI、ML、DL相結(jié)合，這就要求為客戶提供相對(duì)應(yīng)的方案，也由此催生出HPC+的概念——從更廣泛的維度，包括加速計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等多方面去設(shè)計(jì)服務(wù)和構(gòu)建方案。

伴隨HPC的重量級(jí)伙伴逐漸增多，圍繞HPC+的場(chǎng)景化創(chuàng)新正紛至沓來(lái)，在影視特效渲染、輔助創(chuàng)新藥物和疫苗研發(fā)、自動(dòng)駕駛和流體仿真等場(chǎng)景中，亞馬遜云科技都扮演著舉足輕重的角色。

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助力影視特效行業(yè)轉(zhuǎn)型，是HPC+展示身手的新舞臺(tái)。亞馬遜云科技從2020年開(kāi)始為Weta Digital《阿凡達(dá)2》的視效渲染提供了大規(guī)模渲染集群、云上工作室方案、機(jī)器學(xué)習(xí)堆棧等服務(wù)支撐，顯著提升制作效率與渲染效果。這部巨作不日將與公眾見(jiàn)面。

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輔助創(chuàng)新藥物和疫苗研發(fā)，也是HPC+擅長(zhǎng)的領(lǐng)域。靶點(diǎn)的選擇和確認(rèn)、化合物的發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化、臨床研究、真實(shí)世界分析等都離不開(kāi)各方的協(xié)同發(fā)力。亞馬遜云科技和藥明康德在用藥機(jī)理上合作，借助圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將建模時(shí)間縮短5倍；與晶泰科技在分析發(fā)現(xiàn)上也取得突破，不僅計(jì)算出最穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，而且得到其全景圖，為后續(xù)藥物研發(fā)筑牢根基。

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此外，在自動(dòng)駕駛、流體仿真等場(chǎng)景，HPC+同樣顯現(xiàn)出不可或缺的作用，在海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析、從仿真結(jié)果中提取復(fù)雜關(guān)系等方面成果顯著。據(jù)了解，亞馬遜云科技已為國(guó)內(nèi)外主流商用車、乘用車廠商提供與自動(dòng)駕駛相關(guān)的服務(wù)支撐，在F1賽車、帆船競(jìng)技等流體仿真應(yīng)用前沿亦屢有斬獲。

HPC+ML云上業(yè)務(wù)

加速新能源創(chuàng)新

基于亞馬遜云科技對(duì)云上HPC豐富的思考和實(shí)踐，四川集思數(shù)源信息技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“集思數(shù)源”）選擇與亞馬遜云科技HPC+緊密協(xié)作，對(duì)原有線下部署的光伏電站設(shè)計(jì)方案進(jìn)行SaaS化改造遷移上云，化解光伏電站設(shè)計(jì)中的痛點(diǎn)和難題。

集思數(shù)源

作為光伏電站設(shè)計(jì)的參與者之一，集思數(shù)源的核心業(yè)務(wù)之一是新能源與電力領(lǐng)域的信息化產(chǎn)品研發(fā)及應(yīng)用。目前主要圍繞新能源全生命周期數(shù)字化解決方案，幫助央企、國(guó)企新能源公司、頭部電力設(shè)計(jì)院、新能源上市企業(yè)、智慧綜合能源公司及交通建筑工業(yè)用能企業(yè)，開(kāi)發(fā)推廣數(shù)字化、智能化業(yè)務(wù)平臺(tái)產(chǎn)品，滿足“雙碳”需求。

集思數(shù)源選擇了亞馬遜云科技，并成為亞馬遜云科技的行業(yè)ISV合作伙伴，共同打造面向新能源與光伏領(lǐng)域的云上創(chuàng)新方案。集思數(shù)源于2021年9月開(kāi)始正式基于亞馬遜云平臺(tái)和超算服務(wù)構(gòu)建的光伏電站規(guī)劃設(shè)計(jì)SaaS化應(yīng)用方案，并在3周內(nèi)完成了設(shè)計(jì)平臺(tái)的遷移和適配，快速投入到實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中，獲得了諸多成效。

亞馬遜云科技提供的Amazon Elastic Compute Cloud（Amazon EC2）實(shí)例基于與英特爾十多年的工程合作關(guān)系所構(gòu)建，能夠良好地契合光伏電站設(shè)計(jì)中的多樣化需求。配合使用Amazon Batch服務(wù)、Amazon Elastic Container Registry（Amazon ECR），能夠?qū)崿F(xiàn)地形仿真數(shù)據(jù)的高效處理，簡(jiǎn)化SaaS工作負(fù)載的部署過(guò)程。

由亞馬遜云科技提供的彈性可擴(kuò)展計(jì)算能力，讓集思數(shù)源可以更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜地形場(chǎng)景的評(píng)估，發(fā)電量評(píng)估準(zhǔn)確性提高3%，電纜使用量減少20KM。多方案選優(yōu)讓項(xiàng)目成本評(píng)估準(zhǔn)確性提高15%，總體成本降低3%。在項(xiàng)目實(shí)踐中，光伏電站裝機(jī)容量從18MW提高到20MW，相當(dāng)于平均每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤626噸，減少二氧化碳排放1738噸。