今年1月，中國學者發布一項同行評議研究。該研究基於國產硬件平台研發“多節點-多GPU”大規模分布式異構並行計算水動力模型，用於流域尺度二維淺水方程高效並行求解。結果顯示，在超級計算機模擬中，國產圖形處理器（GPU）的性能超過英偉達芯片近10倍。
香港《南華早報》日前刊文稱，這一成果表明，美國對華不斷升級的技術制裁適得其反，不僅可能會產生“意想不到的後果”，還進一步挑戰了美國制造芯片的主導地位。
這一結果同樣引起國際媒體關注。法新社2月17日稱，這項技術進步標志著中國朝著擺脫美國經濟制裁的方向邁出了一步。秘魯《共和國報》同日表示，這增強了中國在面對美國制裁時的技術獨立性。
目前，這篇題為《基於國產CPU/GPU平台的水動力模型異構並行計算》的研究報告已經公開在學術平台知網。觀察者網從中國水利行業學術期刊《水利學報》了解到，相關文章即將刊登於該期刊。
工程學領域知名社交媒體賬號“有趣的工程學”轉載了這一報道 推文截圖
科學家經常依靠模擬來模擬真實世界的情況，例如使用水動力模型來設計防御洪水或城市內澇的方法。水動力模型具有物理意義明確、可靠性高等優點，但其計算量大、算力要求高。
“中國科學家面臨的挑戰更加艱巨。”《南華早報》稱，在硬件方面，像A100和H100這樣的先進GPU的生產由外國制造商主導。在軟件方面，總部位於美國的英偉達限制其CUDA軟件生態系統在第三方硬件上運行，從而阻礙了獨立算法的發展。
文章作者、河海大學長江保護與綠色發展研究院教授南統超指出，基於以上原因，有必要基於國產CPU/GPU產業現狀發展“多節點-多GPU”異構並行計算方案。
據介紹，並行計算成功的關鍵，在於高效的數據傳輸和多個節點之間的任務協調，從而最大限度地減少性能損失。2021年，橡樹嶺國家實驗室的研究人員使用Summit超級計算機推出了一種名為TRITON的“多節點-多GPU”洪水預報模型。盡管部署了64個節點，但TRITON的處理速度僅提高了約6倍。
相比之下，南統超團隊提出一種創新架構，將多個GPU合並到單個節點中，以抵消國內硬件的性能限制。通過在軟件級別改進節點之間的數據交換，他的模型大大減少了通信開銷。
文章提到，該模型建立在國產通用的x86計算平台上，CPU為國產海光7185處理器，32核64線程，主頻2.5GHz，GPU也是國產的，支持128GB內存，網絡帶寬200Gb/s。新模型僅使用7個節點就實現了6倍的加速，比TRITON使用的數量少了約89%。
海光7185處理器
為了驗證模型的有效性，南統超團隊選擇了山東省棗莊市莊里水庫作為模擬對象，僅使用200個計算節點和800個GPU，在三分鐘內就模擬了洪水演變過程，實現了超過160倍的加速，遠遠超過了TRITON模型。
南統超表示：“在短短幾分鐘內模擬河流流域範圍內的洪水意味著，現在可以更快、更詳細地實時模擬洪水演變和各種降雨徑流情景。這可以加強防洪防災工作，改善實時水庫管理，最終減少生命和財產損失。”
他補充道，研究結果不僅可以應用於洪水建模，還可以應用於水文氣象學、沈積和地表水－地下水相互作用等領域的覆雜系統模擬。“未來的工作將擴大其應用範圍並進一步測試其在工程實踐中的穩定性。”
去年7月，莊里水庫開閘泄洪 閃電新聞
《南華早報》認為，這表明，創新的軟件優化技術，可以令國產GPU在某些科學計算方面超越美國超級計算機。盡管存在“單靠軟件調整無法無限期地彌補硬件差距”的質疑，但這一進展凸顯了中國研究人員在關鍵技術領域緩解“卡脖子”風險的更廣泛戰略。
“中國科研人員向英偉達發起挑戰，增強了中國在面對華盛頓制裁時的技術獨立性。”秘魯《共和國報》寫道，“這一成果不僅增強中國的科研能力，也代表了災害管理和水文氣象建模方面的一項重大進步。”
法新社則感嘆稱，盡管美國加大了對中國的制裁力度，但中國科研人員還是獲得了一定的進展。這項技術進步標志著，“中國朝著擺脫美國經濟制裁的方向邁出了一步”。
