文｜《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者 趙廣立
在數(shù)據(jù)和智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)的“大科學(xué)時(shí)代”，高校需要什么樣的科研算力平臺(tái)？剛剛，復(fù)旦大學(xué)率先打了個(gè)樣。
6月27日，由復(fù)旦大學(xué)與阿里云等共同打造的云上科研智能計(jì)算平臺(tái)“CFFF”宣告正式上線。CFFF是“Computing for the Future at Fudan”的縮寫(xiě)，劍指復(fù)旦大學(xué)未來(lái)科研算力池。
CFFF平臺(tái)正式上線
記者了解到，以復(fù)旦大學(xué)“博學(xué)而篤志，切問(wèn)而近思”的校訓(xùn)為靈感來(lái)源，CFFF平臺(tái)由智能計(jì)算集群“切問(wèn)一號(hào)”和高性能計(jì)算集群“近思一號(hào)”兩部分組成，以公共云模式提供超千塊卡并行智能計(jì)算，支持千億參數(shù)級(jí)的大模型訓(xùn)練，在國(guó)內(nèi)高校中尚屬首例，走在了斯坦福大學(xué)等國(guó)際知名高校的前面，也締造了中國(guó)高校最大的云上科研智算平臺(tái)。
“CFFF平臺(tái)是全國(guó)高校算力第一的異構(gòu)智算集群?！睆?fù)旦大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士金力在接受采訪時(shí)表示：“CFFF是為發(fā)現(xiàn)和解決復(fù)雜科學(xué)問(wèn)題而建，是為科研服務(wù)的必要基礎(chǔ)設(shè)施?！?/span>
異地算力怎么用？云上傳、云上算
作為智超融合的第一高?？蒲兴懔ζ脚_(tái)，CFFF既有面向多學(xué)科融合創(chuàng)新的AI for Science智能計(jì)算集群“切問(wèn)一號(hào)”，又有面向高精尖研究的專用高性能計(jì)算集群“近思一號(hào)”。其中，“近思一號(hào)”部署在復(fù)旦大學(xué)校內(nèi)，“切問(wèn)一號(hào)”則托管在遠(yuǎn)在1500公里外的阿里云烏蘭察布數(shù)據(jù)中心。
兩大集群身處兩地，它們是怎樣協(xié)同響應(yīng)、互相支撐的？
“兩地之間建有一條百G通路的高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)?！睆?fù)旦大學(xué)“浩清教授”、人工智能創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)研究院院長(zhǎng)漆遠(yuǎn)介紹說(shuō)，基于百G高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)和阿里云領(lǐng)先的大規(guī)模異構(gòu)算力融合調(diào)度技術(shù)、分級(jí)存儲(chǔ)技術(shù)、AI與大數(shù)據(jù)一體化技術(shù)，“近思一號(hào)”和1500公里外的“切問(wèn)一號(hào)”被連成了一臺(tái)“超級(jí)計(jì)算機(jī)”。
這是一臺(tái)跑在云上的“超級(jí)計(jì)算機(jī)”。漆遠(yuǎn)介紹說(shuō)，CFFF不僅算力規(guī)模大，“存力”規(guī)模也不小。“CFFF擁有國(guó)內(nèi)高校最大規(guī)模的多級(jí)數(shù)據(jù)冷熱分層存儲(chǔ)集群，解決了海量科研數(shù)據(jù)無(wú)法長(zhǎng)期備份的痛點(diǎn)，并支持云上高速傳輸——以往PB級(jí)科研數(shù)據(jù)從復(fù)旦校內(nèi)傳到西部數(shù)據(jù)中心需要兩周，如今當(dāng)天就能完成，真正實(shí)現(xiàn)了'東數(shù)西算’。”
阿里云烏蘭察布數(shù)據(jù)中心位于“東數(shù)西算”節(jié)點(diǎn)上，云上高速傳輸是“東數(shù)西算”架構(gòu)下題中之義，但實(shí)際落地卻有諸多困難，這也是為什么“東數(shù)西算”模式被認(rèn)為更適合處理對(duì)時(shí)效要求不高的冷數(shù)據(jù)。CFFF平臺(tái)卻做到了真正的“云上傳”。
同時(shí)，阿里云烏蘭察布數(shù)據(jù)中心以公共云模式為復(fù)旦校內(nèi)多學(xué)院、多個(gè)科研項(xiàng)目提供智能計(jì)算服務(wù)的模式，也使得各項(xiàng)目得到的算力更低成本、更綠色、更具彈性。
阿里云烏蘭察布數(shù)據(jù)中心
算力足、傳得快、存得多，讓CFFF成為一臺(tái)真正意義上的科研“超級(jí)計(jì)算機(jī)”。漆遠(yuǎn)表示，在CFFF上，復(fù)旦四個(gè)校區(qū)的所有實(shí)驗(yàn)設(shè)備都能高速接入，并且做到異構(gòu)算力統(tǒng)一管理、計(jì)算任務(wù)統(tǒng)一調(diào)度，能滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的科學(xué)智能研究與應(yīng)用需求。
而有賴于公共云模式，即便有科研項(xiàng)目需要GPU千卡并行、萬(wàn)卡并行的智能算力，CFFF也能響應(yīng)需求，并且，通過(guò)IO優(yōu)化和通信性能優(yōu)化，千卡并行有效算力能達(dá)到 92%。要知道，傳統(tǒng)智算中心達(dá)到一定規(guī)模之后，增加算力資源反而會(huì)降低算力輸出的能力，千卡以上規(guī)模的算力輸出最低往往僅有40%左右。
發(fā)布活動(dòng)后，中國(guó)工程院院士、阿里云創(chuàng)始人王堅(jiān)在回答《中國(guó)科學(xué)報(bào)》提問(wèn)中，對(duì)復(fù)旦大學(xué)率先以公共云部署未來(lái)科研算力平臺(tái)的理念很是贊賞。
“CFFF這個(gè)名字就反映了一種面向科研范式變革的前瞻理念，它的公共屬性會(huì)最大化支持更多科研人員試煉自己的科研思想?！蓖鯃?jiān)對(duì)記者表示，CFFF從“在復(fù)旦、向未來(lái)”的立意上就有強(qiáng)烈的開(kāi)放、共享內(nèi)涵，這種大科學(xué)計(jì)算平臺(tái)的部署理念放之于國(guó)際上都是超前的。
他還談到，人工智能技術(shù)的爆發(fā)對(duì)智能計(jì)算提出了更高需求，“大科學(xué)時(shí)代”同樣也在提出類似命題。如何在這個(gè)時(shí)代支持交叉科學(xué)研究、支撐解決復(fù)雜科學(xué)問(wèn)題，如何提高智能計(jì)算設(shè)施的利用率，“云上科研智算平臺(tái)”這個(gè)“好點(diǎn)子”作出了時(shí)代回應(yīng)。
王堅(jiān)在報(bào)告分享中談校企合作“可以創(chuàng)造出很多美妙的東西”
前瞻部署，異構(gòu)算力托舉科研范式變革
論及復(fù)旦大學(xué)為何要鼎力打造一個(gè)以大規(guī)模異構(gòu)算力為基礎(chǔ)的智能計(jì)算平臺(tái)，金力表示，這是復(fù)旦以前瞻目光為AI for Science引領(lǐng)的范式變革做前瞻部署。
當(dāng)今，在機(jī)器學(xué)習(xí)與超算越來(lái)越趨于融合的勢(shì)頭下，GPU+CPU結(jié)合的異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)已成為新興的超算架構(gòu)。早在2020年，高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)“戈登貝爾獎(jiǎng)”就授予了美國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在由2.7萬(wàn)塊GPU和2.7萬(wàn)塊CPU為核心構(gòu)建的超算集群Summit上的分子動(dòng)力學(xué)研究。自此后，大量前沿科學(xué)攻關(guān)——包括蛋白質(zhì)計(jì)算、藥物篩選、自動(dòng)駕駛及車聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算物理學(xué)、復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)、大氣海洋地球系統(tǒng)模擬、氣候變化綜合評(píng)估模型模擬、人工智能基礎(chǔ)大模型訓(xùn)練等等，都嚴(yán)重依賴高端GPU算力資源。
“每當(dāng)科研范式存在難以解釋的科學(xué)發(fā)現(xiàn)或者難以解決的問(wèn)題逐漸積累到引發(fā)質(zhì)變時(shí)，新的科研范式就會(huì)呼之欲出?！苯鹆φf(shuō)：“大數(shù)據(jù)越來(lái)越大，需要求解的科學(xué)問(wèn)題日益復(fù)雜，科學(xué)研究正在探索'第五范式’：即在數(shù)據(jù)范式的基礎(chǔ)上，引入智能技術(shù)，強(qiáng)調(diào)人的決策機(jī)制與數(shù)據(jù)分析的融合，將數(shù)據(jù)科學(xué)和計(jì)算智能有效結(jié)合起來(lái)。”
金力說(shuō)，“第五范式”以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)在特征，對(duì)科研數(shù)據(jù)的歸集、治理和管理提出新的要求。因此，以大規(guī)模異構(gòu)算力為基礎(chǔ)的智能計(jì)算平臺(tái)將成為今后科研的重要支撐力量。
在這一背景下，復(fù)旦大學(xué)與阿里云等構(gòu)建CFFF平臺(tái)水到渠成。
復(fù)旦大學(xué)云上科研智算平臺(tái)CFFF平臺(tái)界面
搭臺(tái)唱戲。擁有了CFFF這個(gè)國(guó)內(nèi)高校第一的大規(guī)模異構(gòu)智算平臺(tái)，復(fù)旦大學(xué)將如何推動(dòng)“科研范式變革”？
金力表示，他們希望CFFF能夠?yàn)閺?fù)旦的基礎(chǔ)科學(xué)研究提供更強(qiáng)大更穩(wěn)定、更加靈活高效且低成本的算力支持，利用AI新技術(shù)解放科學(xué)生產(chǎn)力，加速發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)原理和技術(shù)突破；另一方面，他希望基于CFFF平臺(tái)能夠建成一批具有世界級(jí)影響力的科學(xué)大模型，例如生命科學(xué)大模型、大氣科學(xué)大模型、材料科學(xué)大模型、集成電路大模型等等。
45億參數(shù)大模型一天訓(xùn)練完！不止如此……
目前，CFFF平臺(tái)上的第一個(gè)科研成果已經(jīng)誕生。
復(fù)旦大學(xué)人工智能創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)研究院研究員李昊團(tuán)隊(duì)，近期發(fā)布了45億參數(shù)量的中短期天氣預(yù)報(bào)大模型“伏羲”。“伏羲”首次將基于AI的天氣預(yù)報(bào)時(shí)長(zhǎng)提升到15天，且預(yù)測(cè)效果表現(xiàn)亮眼——在公開(kāi)數(shù)據(jù)集上，“伏羲”的成績(jī)達(dá)到了長(zhǎng)期在該領(lǐng)域領(lǐng)先的歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心的集合平均水平，同時(shí)將預(yù)測(cè)速度從原來(lái)的小時(shí)級(jí)縮短到了3秒內(nèi)。
這是CFFF平臺(tái)上孕育出的第一個(gè)大模型?！盎贑FFF平臺(tái)的千卡并行智能計(jì)算，我們45億參數(shù)的大模型只用一天就完成了訓(xùn)練，這在傳統(tǒng)的計(jì)算平臺(tái)是很難做到的?！崩铌徽f(shuō)，訓(xùn)練該大模型對(duì)顯存、計(jì)算、傳輸帶寬等硬件都有著嚴(yán)苛的要求，而CFFF平臺(tái)圓滿完成了這一任務(wù)。
值得一提的是，CFFF上的云原生與低代碼工程化AI開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在降低AI與科研融合的門檻方面讓不少研究人員印象深刻。相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，從開(kāi)始建設(shè)的第一天起，CFFF平臺(tái)就收到了來(lái)自復(fù)旦大學(xué)不同院系的多種研究需求，涵蓋生命科學(xué)、大氣科學(xué)、材料科學(xué)領(lǐng)域，也包括金融系統(tǒng)分析等社會(huì)科學(xué)研究。
“CFFF平臺(tái)一上線，我們就擁有了一個(gè)'大科學(xué)裝置’，讓做科研如虎添翼?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授趙東元對(duì)CFFF平臺(tái)推進(jìn)AI for Science研究充滿期待。他結(jié)合自己在介孔材料領(lǐng)域多年的研究談到：“實(shí)驗(yàn)科學(xué)的數(shù)據(jù)非常多。如果可以用 CFFF通過(guò)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)找到設(shè)計(jì)一種材料的最佳路線，將會(huì)節(jié)省很多時(shí)間，我們對(duì)物質(zhì)的研究也會(huì)更加深入?！?/span>
研究方向?yàn)槔碚撚?jì)算化學(xué)的復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授劉智攀，曾在本科階段將計(jì)算機(jī)作為第二專業(yè)選修。有了CFFF平臺(tái)，他看到了科研上極大的便利和新的機(jī)會(huì)。
“當(dāng)把CPU和GPU連接起來(lái)以后，它就可以做超大的模型?！眲⒅桥收J(rèn)為，現(xiàn)在新的學(xué)術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)，很多都在交叉學(xué)科?！翱總鹘y(tǒng)方法很多時(shí)候是研究不徹底的，這個(gè)時(shí)候需要物理的方法、計(jì)算的方法去理解它。交叉學(xué)科的意義在于，通過(guò)一些專業(yè)手段和平臺(tái)，大大加速待研究問(wèn)題的難度、深度和廣度，從而做出更好的科學(xué)發(fā)現(xiàn)?！?/span>
金力告訴記者，CFFF建成后，接下來(lái)的重要任務(wù)就是對(duì)全體師生用好CFFF的能力升級(jí)。目前，CFFF平臺(tái)的團(tuán)隊(duì)管理由復(fù)旦大學(xué)人工智能創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)研究院支撐保障。保障團(tuán)隊(duì)中，既有專門的技術(shù)運(yùn)營(yíng)組負(fù)責(zé)平臺(tái)培訓(xùn)、計(jì)算資源管理和安全運(yùn)營(yíng)；也有專門負(fù)責(zé)算力優(yōu)化、以及和基礎(chǔ)研究對(duì)接的團(tuán)隊(duì)。
“CFFF團(tuán)隊(duì)除了要做好技術(shù)支撐外，還要為不熟悉AI算法的研究團(tuán)隊(duì)提供架構(gòu)和代碼優(yōu)化服務(wù)，協(xié)同提升科研效率。”金力說(shuō)。
編輯 | 方圓
排版 | 華園
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