阿爾法狗（AlphaGo）以4:1戰(zhàn)勝韓國名將李世石九段的情景，讓人們見識了人工智能背后超級計算的威力。中國神威·太湖之光超級計算機以超過十億億次計算性能，榮登超級計算機性能世界排行榜榜首的消息，再度引發(fā)業(yè)界振奮。
據IDC統(tǒng)計，2015年全球高性能計算的預算投入增長了11%，2016年還將有更大的增長，中國也持續(xù)保持15%以上的增速。
但是，與持續(xù)增長的高性能計算基礎設施建設相比，中國高性能計算應用情況卻始終不容樂觀，由政府投資建設的超算中心屢屢陷入“切閘斷電、應用率不高”的尷尬境地，除了石油勘探、天氣預報等少數機構，其他產業(yè)企業(yè)投資建設高性能計算中心的寥寥無幾。
而美國高性能計算中心的客戶需求旺盛，經常需要提前排隊預約；寶馬等大型制造企業(yè)也會投資建設。中國高性能計算應用為啥火不起來？中國高性能計算的商業(yè)化應用進程如何推進？
火不起來的四大原因
首先是核心芯片技術問題。高性能計算一般由大量處理器或計算機通過集群技術搭建而成。在核心芯片上是采用國產自主研發(fā)設計的芯片，還是引入國外具有成熟商業(yè)應用的Intel芯片，一直是計算機產業(yè)包括高性能計算發(fā)展中頗有爭議的話題。早期歐美國家對高性能計算技術的輸出限制，以及我國缺乏自主知識產權的核心芯片技術，導致了我國高性能計算起步較晚。直到2005年左右，我國才自主研發(fā)出龍芯等芯片。
與美國高性能計算的發(fā)展歷程一樣，我國高性能計算最初發(fā)展也是由政府主導。從1990年起步至今，我國通過863計劃“國家高性能計算環(huán)境”等一系列項目的實施，已在全國建設10個左右的高性能計算中心，發(fā)展了浪潮、聯想、曙光等高性能計算機生產企業(yè)（以引入Intel等商業(yè)化芯片為主），并在政府、軍事、科研機構、氣象預報、石油勘探等領域嘗試應用。
其次，缺乏與國產高性能計算產業(yè)相配套的系統(tǒng)和應用軟件。在歐美國家的高性能計算產業(yè)，從高性能計算所需的核心處理器芯片到配套軟件，再到行業(yè)推廣應用，已經形成一個完整而龐大的產業(yè)鏈條，如Intel芯片周圍集合了微軟、SAP、oracle等龐大的軟件產業(yè)。而國內由于系統(tǒng)開發(fā)工具的缺乏，以及看不到能從市場上獲得快速回報，大量軟件企業(yè)難以投入研發(fā)與國產高性能計算核心芯片相配套的應用軟件，相關應用軟件寥寥無幾，因此導致國產高性能計算難以推廣應用。
國家863計劃高性能計算機及應用服務環(huán)境重大項目總體專家組組長錢德沛教授，在9月23日2016年高性能計算用戶大會上接受采訪時也表示：“當前高性能計算應用面臨的最大的問題，是能不能盡快建立起中國高性能計算發(fā)展的完整生態(tài)環(huán)境?！北热?，今年榮登榜首的神威？太湖之光采用了國產處理器芯片，雖然國產處理器具有高能耗、高性能的特點，但面臨著應用軟件缺乏、成熟商業(yè)軟件無法方便運行的尷尬。
其三，中國自身的科研技術水平和產業(yè)企業(yè)的科技應用水平較低，也限制了高性能計算的應用。高性能計算的主要應用領域，是那些要求具有大規(guī)模計算能力的科研機構和產業(yè)企業(yè)科研部門，只有當企業(yè)的科研水平達到一定程度才會提出這樣的要求。而歷史原因導致我國科研機構和產業(yè)企業(yè)的科研水平較低，一定程度上限制了高性能計算的應用。相關數據顯示，歐美企業(yè)研發(fā)支出中科學研究的占比普遍超過20%，我國企業(yè)的研發(fā)支出中科學研究的支出占比僅為3%。
其四，人才缺乏也是我國高性能計算應用面臨的一大挑戰(zhàn)。培養(yǎng)相關的人才，需要花費大量的時間、精力和投入。在歐美國家，一個超級計算人才的市場價是200萬元，這種薪酬水平是國內很多高性能計算中心無法承受的。
商業(yè)化進程陸續(xù)啟動
隨著美國各行各業(yè)對于高性能計算的需求逐漸增多，美國汽車制造等行業(yè)也開始普及化引入高性能計算。據IDC副總裁Earl Joseph介紹，當今美國高性能計算的應用領域已經從傳統(tǒng)的科學工程計算向更廣闊的深度學習、智慧城市、精準醫(yī)療等領域推廣。
雖然中美高性能計算的應用差距較大，但國內高性能計算的商業(yè)化進程已啟動?？茖W研究、精準醫(yī)療、智能制造等也是目前國內高性能計算嘗試推進的應用領域。
2015年底，上海市兒童醫(yī)院正聯合浪潮和Intel試點一個精準醫(yī)療項目，即在利用浪潮基因一體機G100開展多個兒童罕見病研究項目。據浪潮集團高性能計算總經理劉軍介紹，項目已試點運行半年，預計一年后將正式推向市場。借助基因一體機G100，醫(yī)院可以在一天內完成多個Panel樣本的基因測序以及檢測流程，而未使用前完成同樣工作量需要花費的時間為15天；醫(yī)生也能夠精確識別和診斷兒童罕見病。這些研究項目將讓成千上萬罹患罕見病的兒童從中獲益。 為了推進高性能計算應用，浪潮發(fā)布了深度學習計算框架Caffe-MPI，并公布開源社區(qū)，號召更多開發(fā)者研究Caffe-MPI和定制化開發(fā)。
國家超級計算無錫中心也在高性能計算的產業(yè)化應用方面做了有益探索。國家超級計算無錫中心由科技部、江蘇省、無錫市共同出資18億元于2015年12月建設完成。今年榮登榜首的神威。太湖之光超級計算機就落戶在國家超級計算無錫中心。這也是世界上第一臺全部采用國產處理器構建的超級計算機。
據國家超級計算無錫中心主任、清華大學高性能計算研究所所長楊廣文教授介紹，該中心的超級計算應用重點關注四個方面：全球氣候變化研究、先進制造、生命科學和大數據分析。特別是先進制造方面，無錫地處“蘇南制造”核心地區(qū)，基于蘇南制造的科研需求，該中心正打造基于神威太湖之光的產業(yè)科技創(chuàng)新中心，希望把超級計算與先進制造相結合，提高我國制造業(yè)的科技水平。
目前，國家超級計算無錫中心超級計算的應用范圍涉及天氣氣候、航空航天、海洋環(huán)境、生物醫(yī)藥、船舶工程等19個應用領域，用戶單位達到上百家，具有六十余項大型應用課題和成果，機器使用率達到75%以上，最高達90%以上。
由政府推動的高性能計算應用項目也陸續(xù)啟動。據錢德沛教授介紹，2016年是十三五計劃的第一年，國家十三五重點科研專項高性能計算的第一批項目已經正式啟動，第一批項目批準了19個，2017年第二批指南也已經公示，共18個項目，正在征求廣大科技人員的意見，其重點是支持高性能計算的應用。