一、先弄清三个名词:科研算力、池化与调度
1.1 科研算力与通用算力有什么不同
日常办公与互联网服务用的算力,讲究的是响应快、并发多;科研算力则另有三副脾气:一是“跑得久”,一个材料模拟或流体仿真任务可能连续计算数天甚至更久,对长时间稳定运行的要求很高;二是“跑得齐”,大规模并行任务需要成百上千个计算核心步调一致地协同,任何一处掉队都会拖慢整体;三是“跑得准”,科学计算对数值精度极为敏感,不少场景要求更高的浮点精度与严格的收敛判据。此外,科研算力还高度依赖专业软件生态——仿真、流体、材料化学、数学计算各有各的工具链。
1.2 什么是算力池化
所谓池化,就是把分散在不同机房、不同院系、不同规格的计算资源,归拢进同一个“资源池”统一管理。打个比方:过去每个课题组各自打一口井,旱的旱死、涝的涝死;池化之后,所有的井连成一张自来水管网,谁家用水就从管网里取,管网则由统一的调度机构平衡供需。
1.3 作业调度与计量
池化之后,还要解决两件事:怎么派活,怎么算账。
1.3.1 作业调度
科研人员提交的计算任务在平台中被称为“作业”。作业调度负责判断每个作业需要什么规格的资源、当前哪些资源空闲、按什么顺序与策略分配最合理,并在任务结束后及时回收,避免资源被长期占用。
1.3.2 用量计量
计量则是把每个课题组、每个作业的资源消耗记录清楚:用了多少计算核心、跑了多长时间、占用了多少存储。账目清晰,资源分配才有依据,跨团队共享才谈得上公平。
二、高校算力的三重“错配”:总量在涨,为什么还是不够用
近几年高校与科研机构的算力投入持续增加,但“算力紧张”的声音并未消失。症结常常出在下面三重错配上:
① 时间错配——课题进入集中攻关期,大家同时抢机器;结题之后,同一批设备又长时间低负荷运行;
② 空间错配——资源分散在不同院系与项目组,这边排队等号,那边设备闲置,彼此看不见、调不动;
③ 规格错配——大规模并行任务挤在规格偏小的机器上跑不动,小作业又长期占着高规格资源不放。
这三重错配的共同点是:资源并非不存在,而是“流不动”。算力一旦被固定在某个团队、某台设备上,就无法在需要的时候出现在需要的地方。因此,解决思路不是简单地增加设备,而是让已有的算力流动起来。
三、让算力流动起来:科研算力平台的四招
3.1 第一招:池化归拢,把分散资源连成一张网
科研算力平台的第一步,是把通算、智算、超算等不同架构,以及不同规格的计算资源统一接入、统一管理。对使用者而言,不必关心某台机器在哪个机房;对管理者而言,全局资源一目了然,跨团队调剂有了基础。
3.2 第二招:智能调度,按任务画像派活
3.2.1 看清任务的脾气
不同作业对资源的要求差异很大:有的需要大内存,有的看重并行规模,有的对网络互联带宽敏感。平台通过任务画像识别作业特征,再匹配到最合适的资源上,避免“大材小用”或“小马拉大车”。
3.2.2 让算力跟着任务起伏
任务高峰时自动扩容,任务结束及时释放,配合队列与优先级策略,既能保证紧急课题优先推进,又能避免资源被长期空占。对长时运行的大规模训练任务,平台还提供断点续训等能力,减少中断带来的重复消耗。
3.3 第三招:按需计量,用多少心里有数
平台按实际消耗记录资源使用情况,课题组可随时查看自身的用量与趋势。计量清晰带来两个直接好处:一是资源分配有据可依,二是浪费无所遁形——哪些作业开了没跑满、哪些数据长期占用存储,都能在看板上一眼看出来。
3.4 第四招:共享协同,跨团队跨校区一起用
当资源池化、调度透明、计量清晰之后,跨课题组、跨校区甚至跨地域的算力共享才真正可行。一个校区集中攻关时,可以从更大范围的资源池中调剂;跨机构合作的课题,也能在同一套环境中协同推进。
四、天翼云科研算力平台实践
4.1 息壤平台:异构算力统一接入与智能调度
“息壤”一体化智算服务平台实现通算、智算、超算等异构算力的统一接入与智能调度,并以算力分发网络推动跨地域资源的协同调配,为科研计算提供充沛、稳定、绿色的算力供给。
4.2 E-HPC:弹性高性能计算平台
天翼云弹性高性能计算E-HPC,是一站式公有云弹性高性能计算平台:面向科研与工业仿真等场景提供规模化算力,支持按需弹性扩展与作业调度,帮助科研团队以灵活的投入获得专业级的高性能计算能力,尤其适合气象预报、材料模拟、流体力学这类峰值突出、波动明显的科学计算任务。
4.3 息壤科研助手:软件与环境开箱即用
算力之外,软件同样是科研效率的关键。息壤科研助手面向高校科研场景提供一站式科研实训平台:可调度各类计算资源,针对仿真、流体计算、材料化学、数学计算等场景搭载常用科研软件,支持一键部署、随时随地、开箱即用,把研究者从反复配置环境的琐事中解放出来。
4.4 算力底座:万卡级集群与跨域调度
在底座层面,天翼云建成上海、北京万卡池等万卡级智算集群,可支撑万亿参数级别的大规模模型训练;同时依托覆盖全国的服务网络与算网融合能力,让跨地域的算力调剂成为常态,使科研任务不局限于本地资源,而能在更大范围内寻找合适的计算能力。
五、落地成效与权威认可
5.1 支撑前沿课题
在应用实践中,高校人工智能实验室借助平台训练万亿参数级别的模型,并通过动态资源调度显著缩短研究成果的产出周期,让更多科研团队能够轻装上阵、专注前沿探索。
5.2 覆盖多学科场景
除人工智能方向外,科研算力平台同样服务于材料化学的分子模拟、流体力学的数值仿真、基因测序的数据分析、数学计算的算法验证等多学科场景,以统一的资源池与软件生态降低跨学科研究的门槛。
5.3 权威认可
支撑科研算力服务的息壤智算体系屡获权威认可:先后入选“央企十大超级工程”、荣获中国算力大会“算力中国·年度突破成果”奖、获评数字中国建设峰会“十大硬核科技”,并作为核心支撑助力天翼云荣获世界互联网大会“杰出贡献奖”。
六、科普小结:让算力流动,而不是堆积
科研算力平台要解决的,从来不只是“有没有”的问题,而是“能不能在需要的时候出现在需要的地方”。池化归拢打破资源壁垒,智能调度匹配任务特征,按需计量让账目清晰,共享协同放大资源价值——四招合力,把固定的机器变成流动的资源。当算力真正流动起来,高校与科研机构投入的每一分资源,才更有可能转化为实实在在的科研产出。