重磅炸弹:云中的超级计算机

一些公司正在削减成本,并通过使用按需的高性能计算服务来提高产量

在它存在的大部分时间里,伍德沃德调速器有限公司。一直在用传统的方法为喷气式飞机引擎制造燃料喷嘴和其他部件——仔细地设计它们,用原材料制造物理原型,进行测试,最后制造生产部件。

通常情况下,科罗拉多州柯林斯堡(Fort Collins)的公司需要数周时间才能制定出可操作的新喷嘴设计方案。现在,这个时间框架已经被缩短到几个小时,因为它省去了制作物理原型所需的步骤。

相反,伍德沃德正在使用强大的基于云的超级计算机,这些计算机可以运行复杂的软件,快速创建和评估可以直接投入生产的设计。换言之,喷嘴设计从创造到生产的速度可以提高80%,因为公司不再需要先制造模型来证明设计,这种变化预计每年将为公司节省约50万美元。

“伍德沃德公司内部有一些相当强大的计算机工作站”来进行设计,但公司没有足够强大的东西来运行大型模拟,高性能计算顾问罗伯特·格雷比尔(Robert Graybill)说。格雷比尔曾与伍德沃德合作,为公司的生产能力增加随需应变的超级计算机能力。伍德沃德的试验项目持续了10周,额外的测试将持续到10月,然后对该项目进行审查,以确定伍德沃德将来是否以及如何使用随需应变的超级计算。

格雷比尔是弗吉尼亚州麦克莱恩公司的CEO兼总裁Nimbis服务公司这是一家中介机构,帮助将需要更多计算能力的企业与HPC提供商匹配起来,HPC提供商可以按需、即付即用的方式交付计算能力。(记者未能联系到伍德沃德的IT代表置评。)

位于俄勒冈州比弗顿的加布里埃尔咨询集团(Gabriel Consulting Group Inc.)分析师丹•奥尔兹(Dan Olds)表示,按需超级计算是一个正在蓬勃发展的想法。对于那些有时需要处理帮助但又买不起自己的全职、现场HPC设备的企业来说,这一功能尤其有用。

“这真的为其他用户打开了一扇门,而他们甚至还没有意识到这一点,”奥尔兹说。“他们可以用现有的简陋设备独自完成这些工作,但这可能需要数年时间。”Alternately, users could simplify the problems they're trying to solve so their projects could run on systems they can afford, "but that might not give them the results they need," Olds says. On-demand supercomputing helps companies avoid both those compromises without breaking their budgets.

加州Pund-IT Inc.首席分析师金(Charles King)说,这类服务的市场过去一直相当有限。他在一封电子邮件中说:“但是,疲软、不稳定的经济使得按需服务比购买和维护专用的超级计算集群更便宜、更有吸引力。”

检查软件兼容性

金说,最大的挑战更可能与软件有关,而不是硬件。许多使用HPC系统的公司都开发了自己的应用程序,或者调整了打包的应用程序以供自己使用。因此,按需超级计算服务提供商如何与客户合作运行他们现有的软件是一个关键问题。

就伍德沃德而言,当他被邀请参加南加州大学信息科学研究所(ISI)的一个试点项目时,他开始了随需应变的超级计算。格雷比尔是该研究所的创新主任。目的是探索制造商如何使用高性能计算云计算改进其工业设计和建模过程的服务。这项工作是根据美国国防部高级研究计划局(DARPA)一份价值367万美元的合同完成的。

伍德沃德开始访问高性能计算服务通过一个IBM随需应变计算它是一个由256个System x3550服务器和128个System x3450服务器组成的集群,总共有16GB的RAM,提供每秒超过19万亿次浮点运算(TFLOPS)的持续性能。Woodward可以根据需要使用额外的计算能力,Graybill说。

伍德沃德试点项目是DARPA过去几年资助的四个类似项目之一。其他三个项目包括为加利福尼亚托伦斯市的ACE Clearwater公司进行虚拟金属成形,为加利福尼亚长滩市的AlphaSTAR公司进行底盘减重,以及为俄亥俄州哥伦布市的AltaSim技术公司进行电磁干扰特征分析。

减少浪费

到目前为止,额外的计算马力帮助伍德沃德生产新的喷气发动机喷嘴设计更有效,同时也减少了50%的废料,从试点项目的数字。研究得出结论,通过使用超级计算机来消除物理建模的需要,每位工程师每年的成本减少了275000美元,每年节省50多万美元。

格雷比尔说:“对基于云的超级计算的访问确实改变了你设计产品的方式,因为超级计算扩展了你可用的技术、工具和资源。”它以良好的方式影响您的上市时间和质量。”

而且,因为只有在需要的时候,它才能购买到高性能计算的时间,所以Woodward不必部署昂贵的现场高性能计算集群,这将带来额外的能源成本,并需要额外的it管理员进行维护,他解释说。

他说:“这有点像过去在大型机上购买时间的一个完整循环。”“这种云计算实际上是由需要额外计算能力的用户驱动的。”

类似的公私合营的高性能混凝土项目也已通过国家环境局进行俄亥俄超级计算中心(OSC),在那里,处于这种状态的企业既可以获得计算能力,又可以获得专家建议,以帮助改善它们的利润。

“我们一直在帮助俄亥俄州建设经济发展,让企业从大到小都能使用超级计算,”总部位于哥伦布的该中心临时联席主任Ashok Krishnamurthy说。超过25家企业直接参与了OSC的蓝领计算项目,该项目为那些以前没有考虑过使用它的公司提供超级计算能力。他说,250多家小公司也通过爱迪生焊接研究所(Edison Welding Institute,EWI)等相关机构使用了这些服务。

焊接收益也来自高性能计算分析

焊接公司的会员组织EWI与OSC合作,允许会员公司登录一个名为E-Weld的门户网站,在进行实际焊接工作之前,使用超级计算机模拟复杂的焊接,Krishnamurthy说。“这模拟了一大堆原型,将创建焊接过程所需的时间从6个月减少到两周。”

EWI首席技术官兼技术与创新副总裁克里斯•康拉迪(Chris Conrardy)表示:“这是一项巨大的工程,因为它减少了实施新焊接程序所需的时间。”它使您能够优化焊接,并降低焊接不良的风险。”

康拉迪解释说,关于这一点,真正新奇的是,焊接过程不是线性的。”它有很多变量,而且历史上很难在计算机上建模。各种各样的事情都可能发生在材料的性能上,这取决于你如何应用热量,”他说。对于特别关键的应用,比如管道或压力容器,“人们会花费大量的时间和金钱来研究如何焊接这些东西。”

他说,典型的工作站无法处理这个过程中涉及的所有计算。

电子焊接预测器允许用户输入待连接材料的细节、尺寸和其他需要的细节。几分钟后,系统会生成一个PDF文档,详细说明如何成功完成加入,他说它基本上是一份报告,包括焊接的预测、程序和结果。我们认为这将是一件越来越重要的事情。”

Conrardy说,大约100家EWI会员公司在第一个月就使用了E-Weld预测器。

E-Weld预测器利用了OSC的1650节点IBM Glenn 1350超级计算机。据OSC称,Glenn 1350运行AMD Opteron多核处理器和IBM cell处理器,最高性能超过75 TFLOPS。

Krishnamurthy说,OSC提供的援助可以给一家规模较小的公司一个充满竞争对手的市场带来巨大的提振。特别是,使用超级计算系统节省的时间对于那些正在争夺合同或需要尽快生产产品的公司来说可能是关键。他表示:“上市时间缩短会产生巨大影响。”“六个月减到两周是个大问题。”

Krishnamurthy说,OSC还与DARPA合作,帮助那些通过美国国防部供应链提供零部件和设备的小公司。Krishnamurthy说,其中一个例子是一家为美国海军设计动力控制装置的防务部件制造商,出于安全考虑,该公司的名字无法透露。他说,通常情况下,供应商无法满足严格的投标规范,因为它没有进行组件测试的资源,所以它会要求放弃这种测试。OSC及其合作伙伴AltaSim技术公司帮助展示了国防承包商如何使用场外超级计算能力模拟超大功率控制单元的性能和建造。

AltaSim负责人杰弗里•克朗普顿(Jeffrey Crompton)表示,OSC的帮助帮助该公司节省了高达100万美元的原型动力装置开发费用。他解释说,如果这些部件最终投入生产,超级计算机模拟工作可能会省下更多的钱,比传统的测试、原型设计和制造节省1亿美元或更多。

向亚马逊致敬

格雷比尔说,他把大部分功劳归于亚马逊公司(Amazon.com Inc.)创建的按需计算市场。在2006年,亚马逊开始提供基于云计算的服务需要额外IT资源的企业。这家在线零售商最初建立了弹性计算云2 (EC2)按需计算服务,作为利用其内部IT基础设施的一种方式,并在假日购物高峰期之外将其货币化,Graybill说。“他们有(庞大的基础设施)在他们最忙的时候管理负荷,所以他们有空闲的自行车在其他时间出售。在我看来,这开启了一场革命。

但是,尽管亚马逊利用了以前从未如此容易获得外部管理的IT资源的企业之间的需求,但这家零售商提供的服务并不一定与按需高性能计算一样。Graybill解释说,像SGI和IBM这样的专业HPC系统在处理器节点和内存之间提供了更好更快的互连,这意味着它们能够显著优于Amazon和其他公司提供的更通用的计算架构。

他说:“我不是要指责亚马逊,但它们是针对不同需求的不同系统。”话虽如此,亚马逊最近补充道更复杂的监控工具改进了与传统数据中心的集成雷竞技电脑网站比如连接内部云与亚马逊产品的服务。

不管客户的偏好如何,格雷比尔坚持认为,按需高性能计算将超级计算的能力带给了那些本来买不起的人——“可以说是被剥夺了权利的人”。

Todd R. Weiss,一位获奖的前计算机世界记者,是一名自由撰稿人,报道技术新闻、cool tech gear、CRM、ERP等等。你可以在Twitter上关注他http://twitter.com/TechManTalking或者写信给他toddrweiss@gmail.com

《雇佣大炮:云计算》一书最初由《计算机世界》

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