一提到超级计算机,大家就会想到超算应用在国家高科技领域和尖端技术研究的场景,例如航空航天、天体物理研究、气象预报等等,但是您知道吗,其实超算在商用领域的应用场景和案例也很多。
本文就简要为您介绍超算在消费品、工业制造、生物制药、材料研发、金融、能源、商业航天领域的案例。
消费品
在消费品领域,超算发挥着意想不到的作用。例如,品客薯片的加工过程就离不开超级计算机。人们借助超级计算能力对薯片的空气动力学特性进行评估,确保薯片在生产过程中不会飞出生产线。
还有上海家化在研发过程中,利用全球排名前 100 位的超级计算机助力产品配方的优化和机理研究,这是日化行业公开披露的第一次使用超级计算机的案例。凭借超级计算机的强大运算能力,企业能够对产品的成分、配方、功效等进行更为深入的分析与模拟,从而加速产品研发进程,提升产品质量与效果。
工业制造
在工业制造领域,中国移动江苏分公司与无锡超算完成运营层对接,并上线首个云市场超算产品 ——“神工坊”,为工业企业提供高计算精度、短设计周期、低实验成本的工业仿真服务。
在汽车行业,特斯拉为实现 “全自动驾驶” 神经网络,专门定制研发了超级计算机 Dojo。目前,“全自动驾驶”(FSD)系统已在近 200 万辆特斯拉汽车上得到应用。
生物制药
在药物研发场景,2016年,安腾超级计算机(Anton)帮助美国AI制药公司Relay Therapeutics成功研发了一款治疗胆管癌的药物,一举打破了药物研发领域的“双十”魔咒,即研发一款新药的投入至少需要十年、十亿美金以上。
在超算安腾的支持下,Relay对药物靶点和成药小分子的结构进行分子动力学模拟和筛选设计,仅用18个月、不到1亿美金就确认了一款用于治疗胆管癌的高选择性FGFR2抑制剂药物RLY-4008的结构,并且顺利进入了美国FDA的临床II期试验,极大程度地缩短了从药物发现到临床前研究近90%的投入时间和成本。
材料研发
材料研发是另一个受益于超算的重要领域。2014年,日本住友橡胶工业有限公司(SRI)提出了“4D NANO DESIGN”技术,利用当时世界第一超算“京”(K Computer),在纳米级尺度上高精度模拟了橡胶分子结构和运动形态,从而优化了轮胎性能,包括湿地抓地力、耐磨性和燃油效率等。这项黑科技的进阶版“ADVANCED 4D NANO DESIGN”,后续还在欧洲“2017年轮胎技术博览会”上荣获了“年度轮胎技术”奖。
还有,材料化学制造业巨头巴斯夫自 2017 年以来一直使用超级计算机 Quriosity 。自那时起,它平均每天执行 20,000 个任务,并被全球 400 多名员工使用。
例如,在个人护理业务领域,超级计算机的复杂模拟协助研究人员更好地了解个人护理产品的组成,并更精确地预测哪些化妆品成分可以进行优化协调,以达到预期效果。模拟仿真也有助于计划和优化反应过程。例如,反应器中的物质和温度分布可被模拟计算,这些信息可用来不断改善生产。在农作物保护产品的初期开发阶段,超级计算机可以通过分子建模,迅速确定合适的化合物,而这些化合物是有效并对环境无害的。除此之外,超级计算机也被应用于研究和开发以外的项目,例如它有助于优化生产中操作单元的流体动力学。
在2023年,巴斯夫在其路德维希港基地启动了一台拥有 3 petaflops 计算能力的全新超级计算机,全新巴斯夫超级计算机与它的前身一样被命名为 Quriosity,是世界上最大的用于工业化学研究的超级计算机。
对此,巴斯夫集团执行董事会成员兼首席技术官马岚丽博士(Dr. Melanie Maas-Brunner)表示:“数字技术是进一步扩大我们研究和开发能力的最重要工具之一。”举例而言,高于平均水平的计算能力能从成千上万的可能性中找出最有潜力的聚合物结构。
马岚丽补充道:“过去五年中,我们在世界范围内都有团队使用超级计算机 Quriosity 非常成功地开展了工作。它帮助我们大大缩短了创新分子和化合物的开发时间,从而加速新产品的市场投放。然而,鉴于其计算能力已饱和,以及考虑到研究项目的复杂性,我们对超级计算机的要求也有所提高。为此,我们决定投资购买一台全新高性能计算机。”
金融
在量化投资中,超级计算机可以快速处理大量的市场数据,通过复杂的算法和模型进行分析和预测,帮助投资者制定更准确的交易策略,提高投资收益。
国内较早涉足量化领域的公司幻方量化,其组建的超级计算机 “萤火一号” 占地面积相当于一个篮球场,功耗 400kw,计算集群搭载了 1100 张高端显卡,每秒可以进行 1.84 亿亿次浮点运算,相当于 4 万台个人电脑的算力。
能源勘探
能源勘探也是超算的重要应用领域之一。早在2013年,BP就在美国休斯敦建立了全球最大研究计算机中心之一的高性能计算中心(CHPC),拥有当时全球最大的商用研究超级计算机。该中心的计算能力为6000万亿次/秒的计算,将逐步提高至10000万亿次/秒。
该中心的TDRM油藏模拟软件可以帮助地震成像团队模拟、处理、预测储层的情况,确定复杂储层的最佳钻井位置,显著减少分析地震数据所需的时间,加快油田开发决策过程。BP在一周内分析解锁了潜在的10亿桶储量,而在1999年这种计算需要近一年时间。这些成果确保了BP在地震资料处理领域的领先地位,在进行重大区块投资时体现了重要参考价值,使BP在里海、特立尼达和多巴哥、北海、墨西哥湾和印度尼西亚的业务都受益匪浅。
商业航天
超算为商业航天带来了变革。例如,新一代 “洞察者” 商业航天测控平台基于星图云平台技术,包含了 350 颗卫星的技术以及近 1000 种面向卫星数据的处理算法,同时具备四台超级计算机的算力。
它针对商业航天需求增加了星座智能规划、卫星通信干扰分析、在轨服务策略分析及深空探测轨道设计等功能,还升级了碰撞预警计算性能,能够满足海量卫星太空交通管理需求。其 “数智低空大脑” 实现了低空活动三维仿真、低空航线智能规划、低空交通协同管理、低空智能碰撞检测等能力,为低空领域的智能化管理和服务提供有力支持。
超算在商用领域的应用案例不胜枚举,它正以强大的计算能力和创新的应用方式,为各个商业领域带来新的发展机遇和变革。相信在未来,超算将在商用领域发挥更加重要的作用,为我们的生活带来更多的惊喜和便利。
参考链接
•《中国超算:高处怎御寒?》
http://paper.people.com.cn/rmrbhwb/page/2014-01/11/08/hwbkjgc111c.pdf
•《科技赋能 上海家化打造国潮创新技术新体系》
https://yrd.huanqiu.com/article/4AQNP9z5yor
•《实探“神威·太湖之光”!“高大上”的超算要惠及“寻常百姓家”》
https://download.10086.cn/aboutus/news/groupnews/index_detail_46429.html
•《巴斯夫凭借更强大超级计算机提升研发力量》
https://www.basf.com/cn/zh/media/news- releases/global/2023/06/BASF_new_supercomputer
•《百亿元级量化私募基金已有6家超级计算机现身 算力效果“非常直观”》
http://www.zqrb.cn/fund/jijindongtai/2020-05-12/A1589198923598.html
•《BP:数字油田的先驱者之一,拥有全球最大商用研究超级计算机》
https://www.china5e.com/news/news-1026395-1.html
•《包含4台超级计算机的算力,我国新一代商业航天、空天信息产品发布》
https://www.ithome.com/0/780/445.htm
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