近日，中國科技院近代物理研究所與NVIDIA共同建立了CUDA研究中心，將大大推動以重離子物理基礎(chǔ)和應(yīng)用研究、先進的加速器制造和核能系統(tǒng)研發(fā)工作進程。

中國科技院近代物理研究所在蘭州市成立于1957年，發(fā)展到現(xiàn)在規(guī)模已經(jīng)超過900人，年平均經(jīng)費已經(jīng)超過5億元。近代物理研究所長期以來依托大科學(xué)裝置，開展重離子物理的基礎(chǔ)研究，還有交叉應(yīng)用研究，以及重離子加速器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在核科學(xué)和技術(shù)方面，近物所一直是國家最大的研究基地之一，重離子加速器裝置目前也是亞洲能夠加速重離子最高能量的裝置。

中國科學(xué)院近代物理研究所研究員 楊磊

CUDA研究中心將助力近物所研發(fā)

據(jù)了解，此次授牌之后，近物所將成為全國第七個CUDA研究中心。近物所主要從事的方向是國家的戰(zhàn)略需求的研發(fā)，同時也和國際發(fā)達國家，例如美國、歐洲、日本、俄羅斯進行合作。CUDA研發(fā)中心成立后，將在超算方面對近物所的研究起到很大的促進作用。

NVIDIA全球副總裁、PSG&云計算業(yè)務(wù)總經(jīng)理Ashok Pandey在接受本站記者采訪時表示：回顧一下，從2009年到現(xiàn)在，整個加速運算的發(fā)展非常快，當(dāng)時近物所選擇NVIDIA的時候，幾乎只有不到20%的國際超算中心選擇GPU加速運算，而今天已經(jīng)達到了大概80%，足見近物所的選擇是正確的。從應(yīng)用方面來看，那個時候不到100個主流的應(yīng)用，而今天的應(yīng)用已經(jīng)達到了將近300。而NVIDIA也從一家圖形計算公司轉(zhuǎn)型為高性能計算產(chǎn)品的供應(yīng)商，其產(chǎn)品品質(zhì)已經(jīng)受到業(yè)內(nèi)認(rèn)可。

NVIDIA GPU可靠性受到近物所肯定

中國科學(xué)院近代物理研究所研究員楊磊表示，近物所從2007年左右就開始調(diào)研和測試GPU計算了，當(dāng)時都是配備游戲顯卡來做計算，從G92核心開始。然后在2010到2012年的時候，近物所對Fermi的內(nèi)核進行了一些測試，得出的結(jié)論是對于Fermi來講，雙精度的運算結(jié)果是可信的。

NVIDIA全球副總裁、PSG&云計算業(yè)務(wù)總經(jīng)理 Ashok Pandey

從去年開始，雙精度計算已經(jīng)沒有問題了，因此近物所建設(shè)了一套以2090和K20為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，這套系統(tǒng)有21塊2090，還有48塊K20，今年又增加了80塊K20。通過K20的測試，近物所對效果非常滿意，它的運算可靠性也非常高。目前，重離子加速器已經(jīng)開始應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域，能夠通過離子射線治療癌癥，但實時計算病人體內(nèi)癌癥部位需要大量計算，而只有配備GPU的異構(gòu)計算系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)。

CUDA是異構(gòu)計算的橋梁

談到GPU的應(yīng)用，NVIDIA中國區(qū)PSG高級銷售經(jīng)理謝強認(rèn)為，GPU計算最早始于2000年，在馬薩諸塞州州立醫(yī)院做X光切片掃描，最后要三維重構(gòu)成像。初期他們用傳統(tǒng)CPU方法，需要渲染三個月甚至很長時間。此后他們突然發(fā)現(xiàn)可以用GPU來做計算，并且嘗試取得了不錯的效果。

麻省醫(yī)院從這個項目開始讓大家看到了方向，很多公司開始投入GPU研究。在2006年有了重大突破，2006年NVIDIA就推出了一個并行編程的模型叫CUDA，CUDA是通用并行計算的縮寫，它實際上就是在科學(xué)問題和GPU硬件之間，提供了一個并行編程的模型。把它內(nèi)嵌在C++里面，對于技術(shù)人員沒有任何的多余負(fù)擔(dān)，只要把規(guī)則和語法了解一下，就可以很快把原來的程序放到GPU上。

并行計算的未來更加廣闊

目前，所有處理器都在向并行方向發(fā)展，而并行方面最具應(yīng)用價值的就是異構(gòu)計算。所謂異構(gòu)的計算，就是把傳統(tǒng)的線性計算交給CPU計算，而把并行的任務(wù)交給GPU來做。目前NVIDIA已經(jīng)有了很多這方面的案例，通過GPU來進行的異構(gòu)計算相比CPU而言，能夠提升超過20倍的性能，同時功耗降低明顯，因此全球多套超級計算機都選擇了NVIDIA的GPU做計算。

而據(jù)Pandey透露，NVIDIA下一步會發(fā)布全開放的互聯(lián)的技術(shù)。因為高性能計算里處理器的互聯(lián)技術(shù)非常重要，所以NVIDIA推出了NVLink，速度會達到80GB每秒，相比傳統(tǒng)PCIE快了4倍以上。NVIDIA跟國內(nèi)主流的服務(wù)器廠商都有合作，很快將看到產(chǎn)品出現(xiàn)。未來近物所如果選擇全國產(chǎn)系統(tǒng)也是沒有問題的。

目前，近物所的重離子加速器正在與蘭州腫瘤醫(yī)院合作，通過重離子射線的“轟擊”可以治療癌癥，并且已經(jīng)有了300多個成功案例，在治療期間醫(yī)療設(shè)備需要實時進行掃描與計算，從而確定患癌位置，而超高的計算量是CPU無法實現(xiàn)的，相比之下配備GPU的異構(gòu)計算則完全可以滿足需求。異構(gòu)高性能計算正在改變著我們的生活。

超多的流處理器數(shù)量配以高位寬總線以及高速顯存讓GPU在計算方面性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)強于CPU，而CUDA的進一步推廣也為異構(gòu)計算鋪設(shè)出了一條“高速公路”，讓GPU越來越多的走進新的領(lǐng)域。