杭曉東表示，未來中國對石油的需求會越來越強烈，對于石油勘探的效率和精度的要求也將與日俱增，而高性能計算已經(jīng)成為提升石油勘探效率和精度的最有效的武器。伴隨著英特爾至強E5的問世以及即將問世的基于集成眾核（MIC）架構(gòu)的至強融核的到來，英特爾將聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴向石油、電力等用戶提供更高性能和更低功耗的超級計算機，為中國的“找油”事業(yè)再立新功。

石油需求拉動HPC應(yīng)用

由于鉆井的費用非常高昂，每打一口油井，其花費往往都會達到上千萬甚至是上億元，為提高石油勘探的能力和效率并降低其成本，石油企業(yè)目前較為普遍采用地震波法來勘探油藏。

所謂地震波法，就是用炸藥在地面激起人工地震波，這種地震波可傳入地下深處，并在碰到不同形態(tài)的地質(zhì)構(gòu)成時形成不同的反射波，這些反射波經(jīng)地面的檢波器收集、轉(zhuǎn)變成電子信號后可存儲為數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)進行計算處理，人們就能清晰地摸擬還原出勘測區(qū)域的地下地質(zhì)構(gòu)造，并找到那些存有石油或天然氣的巖層的精確位置。由于地震波法勘探收集的數(shù)據(jù)通常都以TB計，甚至在近年來海洋油氣勘探所采集的數(shù)據(jù)都已開始向PB的規(guī)模發(fā)展，這些海量數(shù)據(jù)的處理只有借助高性能計算機，才能在最短的時間內(nèi)完成，以實現(xiàn)最佳的勘探效益。

作為我國石油勘探的領(lǐng)軍單位，中國石化石油物探技術(shù)研究院和中國石油東方地球物理公司研究院每年在高性能計算方面的投入以千萬計。與此同時，他們還在積極探索更加適合中國國情的計算模型和方法，以使得油藏數(shù)據(jù)處理更加高效。

中國石化石油物探技術(shù)研究院副院長兼總工程師趙改善介紹，上世紀80年代每平方公里的地震勘探數(shù)據(jù)量為3-36MB，進入上世紀90年代采用3D技術(shù)后迅猛增加到每平方公里200-1600MB，而到了2010年，每平方公里的數(shù)據(jù)量高達30-300GB。地震數(shù)據(jù)源的增加，和多源地震（最高一天采集40000炮以上數(shù)據(jù)）和被動源地震（連續(xù)數(shù)據(jù)采集）密切相關(guān)。

為此，中國石化石油物探技術(shù)研究院通過構(gòu)建大規(guī)模集群來滿足數(shù)據(jù)處理的需求。目前，研究院主要集群系統(tǒng)CPU內(nèi)核為11708核，可實現(xiàn)125TFlops的計算能力；GPU為112640核，可實現(xiàn)雙精度123TFlops和單精度317TFlops的計算能力。但趙改善認為還遠遠不夠，還需要繼續(xù)投入以實現(xiàn)更快的地震數(shù)據(jù)處理能力。

中國石油東方地球物理公司研究院處理中心總工程師賴能和重點介紹了大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的優(yōu)化、管理及面臨的挑戰(zhàn)等問題。東方物探院處理中心通過合理配置CPU作業(yè)資源；采用不同品牌的存儲，具有不同性能的I/O性能；利用SAN架構(gòu)，建立全局性存儲架構(gòu)系統(tǒng)；利用數(shù)字化信息技術(shù)，提高高性能計算機的運維水平等手段，來優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的效率，提升高性能計算機的能效。

與此同時，東方物探院正面臨著大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，包括可控震源高效技術(shù)（ISSS）的應(yīng)用，在阿曼、沙特等地的項目每天都會產(chǎn)生5-7TB的數(shù)據(jù)量，再加上物探院其它地方的項目，如何將快速地將數(shù)百TB的數(shù)據(jù)快速輸入高性能計算機中，都是物探院面臨的難題。為此，處理中心已經(jīng)在5月初申請立項，額外追加投資建設(shè)高密度海量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在綜合國外的經(jīng)驗后，服務(wù)器節(jié)點準備采用基于至強E5的2U機架產(chǎn)品，128G內(nèi)存，但內(nèi)置硬盤必須超過5TB，同時采用萬兆以太網(wǎng)。

賴能和表示，石油勘探技術(shù)的不斷創(chuàng)新，對高性能計算的需求越來越大。而伴隨著石油勘探數(shù)據(jù)越來越大型和復(fù)雜，需要不斷研究應(yīng)對大數(shù)據(jù)的解決之道，東方物探院會密切跟蹤和學(xué)習(xí)國外一些好的經(jīng)驗和做法，充分利用高性能計算機的能力，提升中國石油企業(yè)找油的精度和準度。

百億億級將助石油勘探

石油勘探對高性能計算機速度的追求，用賴能和的話來說，就是“永無止境”。目前全球石油勘探機構(gòu)普遍使用的地震波勘探法，就是要對人工制造的、并由地下不同構(gòu)造反射回來地震波進行采集分析，并將之轉(zhuǎn)化成可視化的油藏模擬圖像，幫助準確定位油氣田的儲藏。這一過程要涉及到TB級、甚至是PB級海量數(shù)據(jù)的快速處理，只有高性能計算機才能擔此重任。

盤點最新的全球高性能計算機排行榜，千萬億次的超級計算機已經(jīng)不是新鮮事。而到2018年，全球最快的計算機有望達到百億億次。百億億級高性能計算技術(shù)又能為石油勘探帶來哪些新的助力呢？簡而言之就是更高的相關(guān)數(shù)據(jù)處理效率與更出色的分析或模擬精度。百億億級高性能計算技術(shù)并不是高性能計算技術(shù)發(fā)展的終極目標，它只是未來數(shù)年這一領(lǐng)域能夠達到的一個全新目標，但它所體現(xiàn)出的性能不斷提升的趨勢，卻是石油行業(yè)用戶以及所有正在利用高性能計算技術(shù)的行業(yè)用戶們永遠不變的追求。

去年6月的國際超級計算大會（ISC）上，英特爾公司向與會者分享了英特爾計劃在2011－2020這個十年期的末期實現(xiàn)每秒百億億次浮點計算性能（ExaFLOP/S）的宏偉愿景。

在二十世紀80年代，高性能計算機的性能為GFLOP/s（每秒十億次浮點運算），而今天最快的高性能計算機的性能已經(jīng)是它的數(shù)百萬倍了。據(jù)英特爾預(yù)測：到2013年，全球性能最強的前100套高性能計算機將使用總計100萬顆處理器。到2015年，這個數(shù)字有望再翻一番；到2011-2020這個十年期的末期，預(yù)計這一數(shù)字將達到800萬顆。英特爾還預(yù)測：2015年時，全球高性能計算機500強（TOP500）排行榜上排名第一的系統(tǒng)在性能上將有望達到每秒十億億次浮點計算，2018年時，它將越過每秒百億億次浮點計算的標桿，而到2011-2020這個十年期的末期時，地球上最快的計算機的性能則有望超過每秒4百億億次浮點計算。

英特爾能源及高吞吐計算團隊高級主管工程師菲利浦•蒂埃里（Philippe Thierry）認為，要實現(xiàn)這一愿景，不僅需要行業(yè)與政府的通力協(xié)作，還需要采用英特爾集成眾核（MIC）架構(gòu)所開創(chuàng)的新方法。

今年6月18日，英特爾公司正式宣布未來所有基于英特爾集成眾核架構(gòu)（英特爾MIC架構(gòu)）的產(chǎn)品將采用全新品牌——英特爾至強融核。第一代英特爾至強融核產(chǎn)品家族（代號為“Knights Corner”的協(xié)處理器）將于2012年年底推出，屆時它將成為英特爾至強處理器 E5-2600/4600 產(chǎn)品家族的重要補充，并為高度并行的工作負載帶來全新性能。其第一代產(chǎn)品將主要用于高性能計算（HPC）市場，而未來的英特爾至強融核產(chǎn)品還將滿足企業(yè)數(shù)據(jù)中心和工作站的需求。

英特爾至強融核協(xié)處理器的主要優(yōu)勢在于具備出色的易用性，能夠充分利用在英特爾架構(gòu)上使用的常見編程模式、技術(shù)和開發(fā)者工具。由于它能夠更充分地利用并行CPU代碼，軟件公司和IT部門將無需重新為其開發(fā)人員提供與加速器有關(guān)的專用編程模型的培訓(xùn)。

除了兼容x86編程模式外，英特爾至強融核協(xié)處理器還能夠適用于專為高性能計算優(yōu)化且高度并行的獨立計算節(jié)點。它可以獨立于主機操作系統(tǒng)來運行自己的基于Linux的操作系統(tǒng)。這一特性將可以為實施無法采用其它GPU技術(shù)的集群解決方案帶來更大的靈活性。

在2012年國際超級計算大會上，英特爾宣布首個基于英特爾至強融核協(xié)處理器的集群已經(jīng)投入使用，并在2012年6月發(fā)布的最新的第39屆全球高性能計算機500強排行榜上位列第150位，具備了每秒118萬億次浮點計算的卓越性能。

為了讓用戶早日了解至強融核協(xié)處理器的性能和應(yīng)用特性，英特爾還在全球范圍內(nèi)進行了“Knights Corner”的試用和測試計劃。東方地球物理公司研究院就是其中的試用單位之一，賴能和總工透露，東方物探和英特爾在MIC芯片上合作緊密，正在做至強融核協(xié)處理器平臺的遷移和測試。“Knights Corner”發(fā)布時將會有更多的信息公布。而出于對機房空間和功耗考慮，未來數(shù)據(jù)中心更需要像MIC架構(gòu)的密集型計算。

除了至強融核外，英特爾還提供了至強E5處理器家族，包括至強E-2600/4600為高性能計算提供了主流的計算節(jié)點。

至強處理器E5產(chǎn)品家族一方面憑借對全新微架構(gòu)設(shè)計，尤其是英特爾高級矢量擴展指令集（Intel AVX）的導(dǎo)入實現(xiàn)了本比上一代產(chǎn)品最高達兩倍的高性能計算性能，另一方面通過對集成型I/O技術(shù)、板載萬兆位以太網(wǎng)控制器等先進技術(shù)特性或功能的支持，為新一代存儲及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的研發(fā)奠定了基石，這使得基于它或利用了其出色技術(shù)特性的服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所構(gòu)建的高性能計算系統(tǒng)，也能夠全面實現(xiàn)計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)通信性能的優(yōu)化，而且這樣的高性能計算系統(tǒng)未來更便于導(dǎo)入云計算的技術(shù)或架構(gòu)來實現(xiàn)更簡易的系統(tǒng)擴展和更靈活的作業(yè)安排。

目前，英特爾已經(jīng)領(lǐng)跑于各個行業(yè)的高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域。在石油勘探方面，英特爾的領(lǐng)先地位更為明顯——在今年6月發(fā)布的第39屆高性能計算機500強排行榜上，總計14套與地球物理應(yīng)用相關(guān)的上榜系統(tǒng)全都是基于英特爾架構(gòu)構(gòu)建，而于去年11月發(fā)布的2011年中國高性能計算機100強排行榜上，所有與石油勘探應(yīng)用相關(guān)的上榜系統(tǒng)也全部采用了英特爾至強處理器。

這些成績的獲得，與英特爾的技術(shù)創(chuàng)新以及與客戶長期深入的合作密不可分。在經(jīng)濟飛速發(fā)展的中國市場，石油能源的重要性不可言喻。在英特爾的全力支持下，中國石油行業(yè)用戶已經(jīng)邁開在高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域快速發(fā)展的步伐。相信在不久的將來，來自英特爾的更為先進的技術(shù)可以幫助中國用戶克服更多挑戰(zhàn)，鋪平未來的發(fā)展之路。百億億級計算，看似遙不可及的目標，在英特爾的努力、生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的支持與客戶的認可下，也許并不遙遠。

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