下方这张照片，你很可能曾经瞧过：

　　作为「人类第一张黑洞照片」，它在 2019 年发表时引起了庞大轰动。但要问起这张照片是怎样拍出去的，好多人或许就不那末明白了。

　　照片中央的黑洞位于 M87 星系，考量到它远在 5500 万光年之外，想为其「画像」的难度没有异于在地球上给月球外表的一种可乐瓶盖照相。为了达到所需的分辨率，咱们甚而须要一面像地球那末大的望远镜。

　　好信息是，人类还真建出了这样的望远镜。

　　这边的要害是甚长基线干涉测量技艺（VLBI）。经过调动散布在全世界的射电望远镜，让他们同时观测统一个指标，再将获得的观测信号发展结合料理，就差不多于用一辆口径达到各望远镜之中距离的超大射电望远镜发展观测。理论上说，这台「虚拟望远镜」的口径甚而能够超过地球直径。

　　负责这一次黑洞观测计划的是事故视界望远镜（EHT）。借助横跨若干大洲的望远镜阵列，天文学家如愿以偿地获得了它们想要的数据。

　　▲ 扶持事故视界望远镜计划的小型 HPC

　　但怎样料理望远镜获得的数据是另一种难题。仅仅是一场为期五天的观测，事故视界望远镜就会发生约 7PB 的数据，能够装满近 2000 个大容量硬盘。如许大的数据量难以经过互联网传输，因而各地天文台会将硬盘聚集邮寄到美国麻省理工学院海斯塔克天文台 —— 在那边等待多时的高功能计算机（HPC）将来会把数千个硬盘中杂乱没有章的数据转换成咱们后来看见的黑洞「出道照」。

　　没有处不在的高功能计算

　　▲阿塔卡马沙漠中的射电望远镜阵列 ©BABAK TAFRESHI

　　在事故视界望远镜计划中，硬件设施至关要紧。但与阿塔卡马沙漠夜空中庄严的望远镜阵列比较，高功能计算机看起来不过一片低调地隐藏在室内的机箱柜，负责的也是枯燥芜杂的数据料理事业，这让高功能计算于咱们而言常常是一种遥远的概念。

　　但听起来更陌生缥缈的高功能计算，与平常生活的关连可能远更紧密于那一些沉默地伫立的射电望远镜。只需将高功能计算与本来际效劳的名目联系起来，就很简单了解，为何它在当下堪称是不可或缺的「根基设备」。

　　谈到「平常生活」，最佳的例子莫过于天气预报。天气是那末要紧，以至于两个许久未见的人在打开话题时都常常会抉择从天气着手：「今日怎样忽然下雨了？」

　　但另一方面，天气也是「蝴蝶效应」的最好诠释者 —— 千里之外的微小诱因常在能以数学模子都没有办法预测的形式改变天气，正如产生在太平洋东部的拉尼娜景象会让粤闽一带本年遭遇旱情。

　　虽然人类可能永远都没有办法十足了解天气，但科技进步至少使人们愈加趋近这种指标：多普勒雷达和气象卫星让咱们对云系有了更深入的理解；而高功能计算加持下的大数据统算让预测的精度不停提升。

　　有了数据科学，现在咱们预测未来一周的降水概况比半个世纪前预测一天之内的降水概况愈加明确，甚而可行明白地叮嘱你，此刻盘旋在菲律宾东部的 2 号台风「舒力基」极有可能增强为超强台风，接下来取道太平洋东去。数据科学背后，当然少不了具有强盛算力的高功能计算参加。

　　高功能计算利用的另一种例子是电影和动漫的渲染。咱去看了最近重映的《阿凡达》，出色的美术设置和纤毫毕现的特效缔造了恢弘华美的潘多拉星球，哪怕在 11 年后看来依旧没有比惊艳。

　　但那么漂亮的特效也意指着惊人的渲染事业量 —— 当年詹姆斯?卡梅隆的团队找来了具有 6000 个料理器的高功能计算机辅助渲染，渲染事业大概花了一年时间。假如换用平凡 PC，这部分事业就须要马不断蹄地渲染一万年。

　　高功能计算还扶持了众多要紧的学术探讨。比如，昨年日本学者经过日前算力最强的「富岳」高功能计算机模拟计算了口罩的防飞沫成果；西班牙的一种探讨团队也借助高功能计算机模拟水熊虫体内损坏抑制蛋白与 DNA 的相互效用，发觉了水熊虫可以成为「最顽强寿命体」的体制。

　　时于今日，在许多产业的基础处，全能发觉高功能计算的身影。日前高功能计算利用范畴包括了航空航天、汽油勘察、气象探讨、生物工程、产业设置、动漫渲染、智能化社会等诸多范畴。可行说，全部须要计算机和算力的产业，都会用得上高功能计算。

　　华夏高功能计算成长史

　　说起「高功能计算」，你脑海中会浮现出哪些名字？是先后登顶算力 TOP500 排行榜的「天河 1 号 A」？仍是「神威?太湖之光」？

　　也许有些不测，在华夏高功能计算体系中份额第一大的供给商本来是联想。对，便是那个你认为只做笔记本电脑的联想。

　　在华夏超等算力大会 ChinaSC 2020 发表的高功能计算机 TOP100 榜单中，联想以 35 套领跑，此中 6 套位列前 10。即便放在全球上，联想也是高功能计算范畴的要紧参加者：昨年 11 月发表的 TOP500 高功能计算名单中，联想入围 182 台，独占 36.4% 的份额。

　　实是上，联想早在 1999 年就正规成立高功能计算（HPC）部门入局相干研发范畴。要清楚为何联想要生产高功能计算机，就要了解起初的时期背景。

　　▲全球首台通用计算机 ENIAC

　　从全球第一辆通用计算机「ENIAC」最初，高功能计算便长久效劳于尖端范畴的探讨，但由于起点不同，高功能计算机技艺长久由欧美国度所把持。

　　一种著名的故事是，上世纪 80 年代华夏汽油产业部物探局曾花重金购置了一辆 IBM 大型机，但 IBM 方面给出的买卖要求十分苛刻：为免「窃取技艺」，美方将机器放到一间玻璃房里实行 24 小时监控，且进出钥匙和开机发动密码都由美方掌握，中方还必需定期提交运用日志。

　　在这样的环境下，自助掌握高功能计算技艺就显得尤为要紧。在高功能计算研制上，一边所以「银河」「曙光」与「神威」系列为代表的「国度队」，另一边则是联想的「深腾」系列高功能计算机；前者更多负责国度级要害任务，而后者将高功能计算更广大地推向营运。

　　2002 年，联想公布了国家内部首套万亿次运算能力的效劳器深腾 1800，它缔造性地放弃了先前向量机的进行方向，调转方向了集群计算的技艺路线，奠定了今日高功能计算体制的构造根基。在深腾 1800 的引领下，高功能计算集团体系构造快速成为了主流。

　　短短一年后，深腾 6800 在 2003 年研制成功，它的运算速度达到了每秒 4 万亿次，在当年 TOP500 排行榜上名列第 14，这仍是初次有华夏高功能计算机跻身前 20 名。

　　自此，联想数据中心营业一路稳步扩张，在全新发表的 2020—2021 财年第三季度财报中，数据中心营业营收达到了 108.2 亿元，如上文所说，联想也快速成长为了高功能计算范畴的领头品牌。

　　在此时期，联想高功能计算部门还达成了一系列要紧任务。例如说，联想与华夏载人航天工程办公室共建了华夏载人航天工程全体仿真正验室，承接了轨道计算、模拟仿真和航天器设置等任务，助力了神舟九号与天宫一号载人交会对接、神州十一号与天宫二号载人交会对接等航天任务的成功实践。

　　高功能计算的未来在哪里？

　　中科院计算所探讨员张云泉博士在接纳采访时曾显示：「农业社会靠体力，产业社会靠机器，消息社会靠互联网，而智能化社会要靠算力，谁能占领力的制高点，谁就有了引领社会进行的根基。」

　　IDC 汇报预测，2018—2025 年，华夏的数据总量将用每年 30% 的快速增添引领全世界，估计到 2025 年，华夏的数据总量将来会攀升至全球第一。为了应对爆炸式增添的数据，构建更多的数据中心势在必行。

　　可是在「绿色经济」的大环境下，政府和公司都更关注绿色节能目标，新建的数据中心不行仅仅满足于高功能，还必需具有高能效比。作为「反面教材」，当前 TOP500 第一名的日本「富岳」高功能计算尽管总功能优先，却由于高造价、高能耗而饱受诟病。

　　▲更没有问题散热体系提高了单机柜功率上限

　　立足于商业范畴的联想会更注重能效比。为这，联想开发了专有的「海神」液冷体系，运用 18~50℃ 的去离子水作为冷媒，经过冷板液冷（效劳器发生的热量传递至冷板，再由液体带走）的形式对效劳器发展冷却，经热重复后的温水挨近 60 ℃，还可行回收热量用于室内供暖。一系列措施相联合，「海神」液冷体系能够提供数倍于惯例风冷的散热效能，从而提高单机柜的功率上限。

　　以联想为北京大学塑造的「未名一号」高功能计算平台为例，「海神」液冷体系为其节省了 50% 的制冷散热本钱，将 PUE 值（数据中心全部设施能耗之和 / IT 设施能耗，越挨近 1 效率越好）操控在 1.1，每年能为北京大学节省 60 万度电。

　　▲联想为 SURF 塑造的新高功能计算机将建在阿姆斯特丹数据塔中

　　而联想为荷兰学术机构 SURF 塑造的新一代高功能计算机，愈是经过结合提速、分布式存储、微渠道散热技艺和「海神」液冷体系实现了比惯例散热形式节能 90% 以上的高效率源应用形式。

　　自然，高功能计算功能再高、能效再好，也必需要利用于实质名目才能发挥价格。无软件的协助，空有算力也没有办法转化为现实价格。以前就有报导说，「天河 1 号」由于缺少软件匹配而长久闲置。

　　为了更好地实行软硬件协同，联想并没有停留在硬件提供者的角色上，却是进行为了完整的解决方案提供者：联想会深度参加到体系建立的进程中，依据使用者实质须要设置适合的数据中心范围，并提供高功能计算治理体系以及可扩展计算平台，赋予了高功能计算体系更广大的利用潜力。

　　当高功能计算运算速度朝着每秒百亿亿次迈进，数据中心在地球外表的每个角落铺开，咱们有理由信任，未来的大家能够将眼光投向更深邃的太空，享遭到更精确的天气预报、更高水准的医药效劳以及更活灵活现的动漫电影。