向高性能计算要产量

　　作为高性能技术的传统和主要应用领域，在石油勘探中，IT技术的辅助也是不可或缺的，尤其是高性能计算技术，已成为提升勘探效率的法宝，以至于很多相关机构，都已经开始期盼对数年之后才会成熟，比目前全球最先进高性能计算技术强大数百倍的百亿亿级（即每秒能实现百亿亿次浮点计算）高性能计算技术能够更快到来，为其所用。

　　石油勘探面临计算压力

　　目前，石油勘探难度日益增高，需要通过更强、更先进的技术手段来支持。同时在勘探过程中，对地质结构等方面数据处理的需求也逐渐增大，也更需要先进的高性能计算等技术手段的应用和支持。特别对于一些逐步进入产量衰减器的大型油田，更是需要依托先进的地学研究技术，及高性能的计算技术，来延长自己的生命期。

　　“原油4000万吨硬稳产、油气重上5000万”，是大庆油田提出的实现持续发展的目标。如何实现这样的目标，大庆人开始在致密油这样的新型油气资源上动起了脑子。中国石油大庆油田公司勘探开发研究院 总工程师张铁刚向记者表示，这些这些致密油资源，其相关的地质结构更复杂，所以在勘探过程中对地质资料的计算处理更复杂，数据采集的密度也会加大，计算的量也会大幅度增加。

　　“以前，我们对地震波资料进行叠前时间偏移、深度偏移计算时，要处理的数据一般是几十个G，上百G规模的数据量都很少，但是现在，原始数据量都是几个T、几十个T的规模。我们曾经做了一个高密度采集后数据处理的项目，所涉及的地理面积只有48平方公里，但是原始数据却达到了16个T的规模。”张铁钢说，“为了进一步挖掘大庆油田的持续生产潜力，准确定位油气田的储藏，我们已经通过对地震波资料进行采集分析，对整个油田进行了一遍三维油藏模拟分析。但是一遍还是不够的，像胜利油田，已经进行过了两遍，并且在此基础上又做了更细化的高密度三维油藏模拟。所以要想找到更多的石油，高性能计算大有作为。”

　　东方地球物理公司研究院处理中心总工程师赖能和也表示，随着算法不断更新，地震波资料处理步入了高密度海量数据计算，这就对计算能力有了进一步提升的要求。

　　既然用户对于高性能计算技术充满期待，它的未来将会怎样？英特尔数据中心及互联系统事业部技术计算集团市场总监Joe Curley表示，以高性能计算为代表的技术计算关系到了国家竞争力，包括石油勘探这样的应用在内，高性能计算正在通过对大量数据的计算和抽取来改变人类的生活 。

　　微异架构冲击百亿亿次

　　英特尔行业合作与解决方案部中国区总监凌琦表示，在金融、能源、气象等领域，高性能计算的符合年平均增长达到了6.9%。英特尔的目标就是希望在2020年实现高性能计算达到百亿亿次的目标。“英特尔公司还为此制订了完备的技术创新蓝图，计划从面向传统高性能计算系统构建需求的至强服务器处理器，和它专为高度并行化应用打造的至强融核协处理器两方面入手，来推动相关技术的成熟和应用。”

　　在凌琦看来，在新蓝图中，以至强融核协处理器为代表的微异构是核心之一，也代表了英特尔未来在高性能计算技术上的发展方向。“与此同时，英特尔会借助制程技术上的要是，来保证实现百亿亿次的目标。”

　　作为至强服务器处理器的重要补充，基于英特尔集成众核架构（英特尔MIC 架构）的英特尔至强融核协处理器产品已于去年推出。在最新的全球高性能计算机500强（TOP500）排行榜的上榜系统中，采用了至强融核协处理器的系统由1台增长到12台。日前，英特尔还宣布推出全新英特尔至强融核3100 和 7100 产品家族，进一步扩展其现有的协处理器产品组合，并从成本和性能角度为用户带来了更为丰富的选择。未来，为进一步增强在超级计算领域的能力，据悉，英特尔还将发布代号为“Knights Landing”的第二代英特尔至强融核产品，该产品将能够作为协处理器或主处理器（CPU）提供，并将采用包含第二代3-D三栅极晶体管技术的英特尔14 纳米制程工艺进行生产。

　　“为了进一步提升处理高性能计算工作负载的性能，未来，所有‘Knights Landing’产品中将引入可集成在其封装内的内存，以大幅提高其内存带宽。这将改善目前存在的内存带宽瓶颈问题，让用户能够充分利用所有可用的计算力。”凌琦介绍说。

　　英特尔数据中心及互联系统事业部技术计算和平台应用支持团队平台架构师何万青表示，与出于同一目的设计的、基于其他架构的协处理器或性能加速器相比，英特尔至强融核协处理器最主要的优势表现在两个方面，一是兼容大量用户既有的、基于英特尔架构开发的高性能计算应用软件，而无需像其他技术那样需要花费大量时间、人力和物力成本去学习和导入新的编程模式、工具和语言；二是可以输出强大的性能，其原型产品在DGEMM和行业基准测试工具Linpack上，均已实现了超过每秒1万亿次浮点计算的性能。

　　产业合力提升应用水平

　　不过，在接受记者采访时，何万青坦言，“当前应用水平滞后于现在高性能计算硬件技术的发展。”

　　“因此英特尔一直都非常重视帮助高性能计算应用软件开发商进行软件产品的调优，或者直接支持客户对其高性能计算应用负载进行优化。这项支持已经常态化，甚至专门为此推出了一个面向最终高性能计算用户的‘真实应用负载计划’，目前在该计划的推动下，英特尔中国的高性能计算团队已经为国内多所大学和科研机构提供了相关服务，相信随着高性能计算应用向百亿亿级的迈进，它还将为包括石油行业在内的更多行业用户带来助力。”凌琦说。

　　2011年8月24日，英特尔与浪潮公司联合成立了并行计算联合实验室。该实验室自成立以来就一直致力于MIC技术的研究，并在MIC平台上开展实际的高性能计算应用项目。2013年6月，实验室还举行了首期MIC认证培训。来自华中科技大学、广州九重天信息科技有限公司、北京越海扬波科贸中心、中山大学、中国海洋大学、湖南师范大学等10个单位的24位技术工程师、软件编程人员参加了本次培训，并有9人顺利通过考核测试，获取认证证书。

　　此外，目前包括中国科技大学、清华大学、南京大学等高等院校都已经开设了并行计算方面的课程，以培养更多并行计算人才。

　　2013年9月，由并行科技和英特尔工程师团队合作翻译的《Intel Xeon Phi协处理器高性能程序设计》一书也将正式出版。并行科技CTO陈健向记者表示，此书巧妙地以赛车为例，由通用编程模式开始从硬件到软件、操作系统、编程实践、数学库性能剖析和优，化层层展开，抽丝剥茧，是关于至强Phi协处理器上高性能编程的最新工程专著。

　　“出版专业工具书的同事，并行科技未来也会推出针对至强融核版本的可视化工具，在不干扰程序运行及提高用户开发进度的前提下，实现一秒一刷新，实时显示至强融核的向量化比例、内存带宽瓶颈、CPI等数据，进而通过这些指标判断性能的好与坏，指导解决方案的选取。”陈健说。

　　本报记者 汤铭