科教算力共享

王晓明，吴静，李宏，孙翊，吕佳龄，刘昌新中国科学院科技战略咨询研究院22/17目录一、算力全景图二、科研算力需求三、教育算力需求四、未来发展思路与建议33/17算力的发展态势算力：计算能力，主要指数据收集、传输、计算和存储能力。算力相关设施：大数据中心、超算中心/云计算中心、大科学中心、AI等等• 指数增长• 海量、非结构化• 异构多质、智能化• AI、Big Data、Cloud Computing融合应用• 联邦AI、端边云协同技术• 异构算力• 图像处理• 自然语言处理• 千倍定律• E级计算、碳基芯片• 非冯计算体系通用算力快增AI算力崛起数据存储多元化云计算ABC时代44/17算力发展态势国产芯片成为国产超级计算新主流 但发展路径较多，有待优化龙芯申威海光飞腾鲲鹏兆芯指令集MIPSAlphaX86ARMARMX86指令集来源永久授权+自研 永久授权授权授权授权授权主要产品龙芯3A3000/3B3000SW410、SW26010DhyanaFT-2000/64鲲鹏920ZX-C、ZX-A系列支持的桌面及服务器操作系统LinuxLinux等Windows、Linux多种操作系统欧拉Windows、Linux所属公司龙芯中科技术有限公司江南计算机所海光信息技术有限公司天津飞腾信息技术有限公司华为技术有限公司上海兆芯集成电路有限公司55/17科研领域的IT基础架构和计算能力-国际经验（美国）美国没有像中国一样以政府为主部署的国家计算中心网络各大企业有各自的独立算力布置，如IBM、微软等超级计算机设施“蓝色纽约” 位于纽约的布鲁克海文国家实验室（BNL），是纽约计算科学中心（NYCCS）的核心“蓝色纽约”是BNL与IBM成功合作的例子，其软硬件及操作体系被IBM控制和支持“蓝色纽约” 一直在寻求学术界与工业界的合作，计算技术改进开发吸引了新业务，将先进的科学研究转化为了广泛的商业成功66/17美国的算力设施所属实验室研发设施英文名称中文翻译Argonne National LaboratoryArgonne Leadership Computing Facility (ALCF)阿贡前沿计算设施（ALCF）Brookhaven National LaboratoryNational Nuclear Data Center国家核数据中心Lawrence Berkeley National LaboratoryNational Energy Research Scientific Computing Center (NERSC)国家能源研究科学计算中心（NELSC）Oak Ridge National LaboratoryOak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF)橡树岭前沿计算设施（OLCF）所属实验室研发设施英文名称中文翻译Argonne National LaboratoryTransportation Research & Analysis Computing Center交通研究与分析计算中心Brookhaven National LaboratoryNew York Blue蓝色纽约计算科学中心Brookhaven National LaboratoryNew York Center for Computational Sciences纽约计算科学中心FermilabAdvanced Computing Technologies先进计算技术设施Lawrence Livermore National LaboratoryHigh Performance Computing Innovation Center高性能计算创新中心Pacific Northwest National LaboratoryComputational Science Facility (CSF)计算科学设施（CSF）Pacific Northwest National LaboratoryNorthwest Institute for Advanced Computing (NIAC)西北先进计算研究所• 美国主要算力基础设施• 科学专用算力基础设施77/17科研领域的IT基础架构和计算能力-国际经验（欧洲）欧洲高级计算伙伴关系设施（PRACE）是欧盟数字经济领域的分布式算力建设• 2006-2010建设费为5亿欧元，建成后年运行费0.60亿欧元• 2010-2019年改造升级资金1.32亿欧元，其中1.25亿欧元由欧盟委员会提供PRACE的入口由5个成员国提供（西班牙、意大利、瑞士、德国、法国）通过评审，学术界和工业界的科学家和研究人员就可以使用其系统PRACE部署的系统不断更新和升级，达到了全球HPC技术的顶峰PRACE的高性能计算算力也为中小企业提供支持，纳入商业模式PRACE算力中中小企业所占用的比例88/17我国科教算力基础设施体系布局我国在国家层面出台了《科学数据管理办法》和《国家科技资源共享服务平台管理办法》部署了国家超算中心、各国家科学数据中心、大科学装置等此外，各科研院所和高校也拥有自己的小型超算中心资源我国科教领域算力布局科教领域算力科技部：科研国家科学数据中心（20个）国家超级计算中心（7个）发改委：应用+设施大数据国家工程实验室（13个）教育大数据应用技术国家工程实验室大数据应用技术等国家工程实验室大科学装置（60多个）教育部三通两平台新工科建设产教融合平台（4个）产学合作协同育人项目（1000多所高校）地方政府：产学研云计算中心大数据中心99/17国家超算中心云计算中心成立时间规模应用领域天津云计算中心2009年占用房屋面积约8,500平方米，共建有2个大型机房共约4,000平米生物医药、石油地震勘探数据处理、动漫与影视渲染、新材料新能源、高端装备设计与仿真、航空航天、流体力学、天气预报、气候预测、海洋环境模拟分析深圳云计算中心2009年运算速度达每秒1,271万亿次。配备高达17.2PB的海量存储及来源于各大运营商、教育网的丰富网络带宽资源大规模科学计算和工程仿真、动漫渲染等计算业务，同时以其强大的数据处理和存储能力为社会提供云计算服务长沙云计算中心2011年一期工程规划建筑面积30000平方米为气象、国土、水利、卫生/医疗、交通等公共服务部门提供了高性能的计算平台服务。济南云计算中心2011年采用自主处理器构建千万亿次超级计算机系统的国家面向海洋科学、现代农业、油气勘探、气候气象、药物筛选、金融分析、信息安全、工业设计、动漫渲染等领域提供计算和技术支持服务，承接国家、省部等重大科技或工程项目。广州云计算中心2013年总建筑面积42332平方米，其中机房及附属用房面积约17500平方米是助推战略性新兴产业发展、支撑国家创新型城市和智慧广州建设的重大战略性基础设施，成为融高性能计算、海量数据处理、信息管理服务于一体的世界一流超算中心。1010/17国家科学数据中心大数据中心：用以存储和操作海量数据的中心。以IO操作、增删查改、任务调度为主。国家科学数据中心是由国家按照统一标准和规划设立的大型数据管理设施