一朵絢麗的“北京云”

在科技飛速發展的今天，高性能計算機已然是國家科技實力的重要標志，更是支撐國家尖端科技項目的重要裝備。隨著科技創新的不斷推進與社會經濟的高度發展，高性能計算機日益成為現代社會運行的基本支柱。移動互聯網的迅猛發展，也為“云計算”從“云深不知處”的概念迅速走向大規模應用提供了堅實的基礎。未來，云計算及其基礎設施將是信息產業的核心平臺，其所蘊含的技術變革和創新服務模式，將深刻影響到產業技術創新及產業競爭格局的發展。

什么是“云計算”?

云計算，泛指云計算服務、支撐云計算服務的云計算平臺和相關云計算構架技術，是計算機科學和互聯網技術發展的產物，也是引領未來信息產業創新的關鍵戰略性技術和手段。云計算開創了SaaS(Software as a Service)、PaaS(Platform as a Service)、Iaas(Irffrastructure as a Service)等全新IT服務模式，其中SaaS模式提供低廉的在線軟件租用服務，PaaS模式提供快速的從技術開發到服務運維的能力，IaaS模式提供低成本和高可靠的基礎設施托管服務，上述云計算服務模式不光給信息產業帶來深刻變革，催生全球IT產業格局的重新洗牌，同時也深刻影響到工業等傳統產業的進一步創新發展。

云計算是新型工業化道路的必然選擇

中小型工業企業在提升企業創新能力時往往要面臨工業計算軟件及平臺搭建、開發內部計算機建模和仿真技術、高端研發人員的培養等諸多問題，導致不能有效利用計算仿真等工業計算技術降低設計制作成本，提高生產效率。舉例來說，構建一個百萬億次的設計平臺，其硬件采購成本在1億元左右，而采購ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA等工業應用軟件，其成本也在幾千萬以上，這還不包括構建機房、招聘及培訓管理維護人員和研發設計人員的費用。

基于SaaS模式的云計算服務，工業用戶可通過各種客戶端設備的瘦客戶界面(如網頁瀏覽器、基于網頁的電子郵件)使用上述這些工業應用軟件，工業用戶也同時可以基于PaaS模式采用工業云計算運營商支持的編程語言和工具編寫好自己的工業應用程序，然后放到云計算平臺上運行。在提升企業信息化服務能力方面，工業用戶可以基于SaaS模式獲得低廉的ERP、CRM等企業信息化解決方案及服務。這樣，工業用戶就可進行快速有效的仿真模擬，降低設計與制造成本、提高原料的利用率，從而大幅縮短企業產品升級換代周期、提高產品性能、提升企業信息化能力、大幅提升工業企業的自主創新效率，推動企業核心競爭優勢的提升。

新型工業化道路的本質和內涵是以信息化帶動工業化，以工業化促進信息化。當前，我們抓住云計算發展的戰略機遇期，以云計算推動工業創新能力的發展，可以說是一條可行之路，也是一條希望之路，更是構建新型工業化道路的必然選擇。

“北京云”的誕生與實踐

作為北京市一項公共科技基礎設施項目，北京市計算中心于2009年10月建成了每秒浮點運算能力達到20萬億次的云計算平臺，不僅在計算規模上達到國內一定水平，而且在能耗管理、網絡、體系結構的設計上，也達到了國內領先水平。“北京云”計算平臺可廣泛應用于工業設計及工程計算領域，如加工工藝分析、裝配工藝分析、模具設計優化、機械零部件設計與性能分析、車輛等復雜機電設備性能及裝配工藝分析與設計、工程電磁兼容性分析、圖形渲染、虛擬裝配、虛擬焊接等諸多領域。在近半年的試運行中，該平臺已成功應用于北京長城華冠汽車公司的汽車碰撞仿真、中國京冶工程技術有限公司的鋼結構虛擬裝配仿真、北京生命科學研究所的生物計算研究等十幾個項目。如在為京冶集團提出的“基于CAE的鋼結構虛擬裝配”項目中，利用CAE技術模擬仿真各種工程材料的性能，利用虛擬裝配技術驗證裝配設計和操作正確與否，以便及早發現裝配中的問題，對模型進行修改，并通過可視化顯示裝配過程。該項目將為京冶集團降低設計、制造環節的成本，驗證可實施性提供可靠的保證。在承接國慶六十周年閱兵慶典活動設計項目——“天安門廣場LED顯示系統”任務中，正是由于公共計算平臺強大、快速的計算能力，從而高質量地完成了LED顯示屏的總體設計方案、顯示效果模擬、禮炮沖擊模擬、顯示屏溫度模擬等設計任務。建成的兩塊巨型LED顯示屏，矗立在人民英雄紀念碑北端兩側，與天安門城樓遙相呼應，兩組顯示屏分別長50米，高7.5米，采用點間距16毫米的全彩色LED像素，分辨率3072*320點，遠程同步控制，高清晰數字顯示，其橫向3072點像素是迄今為止全世界廣場LED顯示屏之最。從設計、加工到制作，LED像素材料和芯片等關鍵元器件都是國內自主研發、自主創新的，主要技術性能均達到了國際同類產品的先進水平。

對云計算未來發展的思考

當前，國內云計算中心建設浪潮風起云涌，尤其是隨著中國首臺實測性能超千萬億次的超級計算機——曙光“星云”高性能計算機系統的正式發布，中國高性能計算機開始走上了“快車道”。與此同時，國外巨頭也加快了在中國的云計算產業相關布局。但是，我們必須清醒地看到，中國云計算產業的發展目前尚處于起步階段，不論是技術成熟度、商業模式成熟度、基礎設施建設還是市場規模，都需要進一步夯實、進一步完善。特別是目前國內的云計算中心建設大多把重點放在了基礎架構平臺的建設上，而基于云計算平臺的應用軟件還較少。大部分應用和商業模式還處于摸索階段，云計算對產業的拉動和潛力還沒得到完全釋放。

以“北京云”的前期應用實踐來看，未來云計算的發展需要我們認真研究和特別關注三個問題：

一是北京是否需要千萬億次的云計算平臺?當前，全球構建有千萬億次計算平臺的超算中心主要有美國橡樹嶺實驗室(Cray XT5-HE Jaguar System)、美國Los Alamos實驗室(IBM Roa-drunner System)，主要用于物理流程模擬、生物醫藥研究、核試驗模擬等領域。全球大部分超算中心規模并不龐大，如美國國家超算中心164萬億次、美國俄亥俄州超算中心46萬億次、西班牙巴塞羅那超算中心94萬億次、芬蘭超算中心76萬億次。

公共云計算平臺到底要建多大，未必越大越好，也未必小即為美。建設大規模的公共計算平臺，一方面如果應用的規模跟不上，會造成硬件資源的閑置；另一方面，大規模公共計算平臺對能源的消耗也是巨大的，以上海超算200萬億次曙光5000A為例，其總體峰值功耗達到960千瓦，每年的電費近千萬，這是一筆不小的財政支出。

在評估公共云計算平臺建設規模時，要充分考慮其服務的區域經濟結構特點和區域經濟的總量。以北京市來說，北京2009年的GDP為10488億，上海的GDP為13698億，上海超算中心共提供了3000萬CPU小時的上機服務，以此推算，北京市場的潛在容量應為2297萬CPU小時，基本上構建100萬億次規模的公共計算平臺就能滿足北京區域經濟的需求。考慮北京周邊地區的計算需求以及未來區域經濟結構的調整和總量增長，未來五年內，構建500萬億次規模的公共云計算平臺就能滿足北京區域服務計算的需求。據悉北京市政府已經把云計算產業作為四個重點扶植的新興產業之一，計劃在未來幾年打造完整的云計算產業鏈，從而為北京創造一個年產值5000億元的新興產業，成為首都經濟的支柱產業和發展引擎。

二是應用才是推動云計算產業發展的關鍵。近日，有關專家在為我國高性能計算產業高歌猛進的發展欣喜之余，多次表達了“超級計算機只是個工具，高性能計算應當回歸應用”的觀點，認為“雖然現在機器已經達到千萬億次，但是要找到這么‘大’的應用比制造機器更難”，“要比應用，才能讓HPC在促進發展方式轉變上有更大作用”。

當前，國內已建成的計算中心普遍應用水平較低。美國在80年代建立的幾個超算中心都以推動應用的發展為已任，如圣地亞哥超算中心，定位為生物信息、地理信息應用研究支撐平臺，匹斯堡超算中心主要定位為推動計算化學、生物醫學、工程計算等應用為主；美國國家超算中心定位為工業計算支撐平臺。上述超算中心雖說規模不大，但都有一批有經驗的、多學科領域專家組成的技術團隊，能夠為上述應用的深度研究、發展提供技術支撐及平臺保障工作。然而，中國目前的超算中心和云計算中心絕大多數都以計算資源按機時租賃、數據存儲服務為主，很少能夠支持領域應用的深入研究。

三是云計算服務領域將進一步細分。目前，絕大部分云計算服務提供商仍以提供數據處理服務能力為主，包括個人及企業數據存儲備份服務、在線客戶關系管理、在線ERP系統等商業計算服務。傳統的高性能計算和工業、工程計算服務，從其業務模式、用戶使用模式及服務特征上來說，也屬于云計算服務的范疇，但目前并沒有被業界納入到云計算服務的主流范疇。云計算服務市場的定位是對大規模計算服務能力和海量數據處理能力需求旺盛的個人及企業用戶市場，這一市場正伴隨信息技術的發展和產業結構的調整而日益龐大，并最終會分化為許多垂直細分的領域，如：工業云計算領域、生物云計算領域、政務云計算領域等等。對當前的云計算服務提供商來說，集中優勢資源，在狹窄的云計算垂直細分領域建立起強勢的核心競爭優勢和知名度，則是一種有效和可行的選擇。

當前，云計算的發展正進入成長期，可以預計，在2015年之后，中國云計算產業將真正進入成熟期，云計算服務模式將被廣大用戶所接受。未來幾年，以SaaS為代表的云計算服務產業將高速增長。據有關統計，2009年中國云計算市場規模已達到403.5億元，增長率為28％，其中SaaS為354.2億元，PaaS為47.8億元，IaaS為1.5億元。SaaS市場中，網絡游戲和搜索占據絕大份額，以工業計算等垂直細分領域為代表的SaaS市場尚處在起步階段。伴隨產業結構的進一步深化調整，新型工業化道路的進一步深入，云計算市場將有井噴式的增長。