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石油物探對(duì)高性能計(jì)算的六點(diǎn)需求

發(fā)布日期:2022-07-14 點(diǎn)擊率:34

  從目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和實(shí)際應(yīng)用來(lái)看,石油物探對(duì)高性能計(jì)算提出了六點(diǎn)需求,其中部分也是高性能計(jì)算本身的發(fā)展趨勢(shì)。

  第一,基于多核CPU技術(shù)的刀片服務(wù)器已經(jīng)成為高性能計(jì)算的發(fā)展趨勢(shì)。值得關(guān)注的是,排名全球第一的高性能計(jì)算機(jī)“走鵑”,采用的就是混合架構(gòu),并且涵蓋了CELL芯片。

  第二,GPU技術(shù)會(huì)給地球物理、高密度運(yùn)算、可視化處理帶來(lái)新機(jī)會(huì)。GPU技術(shù)被證明是一項(xiàng)加快計(jì)算、可視化、圖像分析、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)完美結(jié)合的技術(shù)。東方地球物理公司研究院(以下簡(jiǎn)稱東方地球)也在做應(yīng)用GPU技術(shù)的相關(guān)實(shí)驗(yàn),并且應(yīng)用了768個(gè)節(jié)點(diǎn)。整個(gè)中石油一共用了7套系統(tǒng)做實(shí)驗(yàn),應(yīng)用環(huán)境就是油田,并且目前已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。國(guó)外的一些同行公司也在應(yīng)用了GPU的混合架構(gòu)上成功地開發(fā)了自己的應(yīng)用軟件。隨著地震軟件商對(duì)GPU技術(shù)的支持,可視化處理解釋系統(tǒng)、疊前遷移數(shù)字建模的效率很可能會(huì)大幅度提升。目前這項(xiàng)技術(shù)存在的最大問(wèn)題是很少有支持這個(gè)平臺(tái)的應(yīng)用軟件。

  第三,高密度、多路服務(wù)器技術(shù)將會(huì)成為地震處理和綜合解釋研究的新平臺(tái)。我們與專家交流后認(rèn)為,四路服務(wù)器可能是比較合適的選擇,不僅胖節(jié)點(diǎn)可以采用多路服務(wù)器,包括東方地球現(xiàn)在進(jìn)行的信息化建設(shè)也是采用多路服務(wù)器來(lái)作為一個(gè)大平臺(tái),分區(qū)給不同應(yīng)用使用。

  第四,萬(wàn)兆以太網(wǎng)將給高性能計(jì)算的發(fā)展帶來(lái)新生機(jī)。盡管目前由于成本太高,萬(wàn)兆以太網(wǎng)和Infiniband的應(yīng)用市場(chǎng)不及千兆以太網(wǎng),但它們還是相當(dāng)有競(jìng)爭(zhēng)力的。1995年新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)只能提供10兆以太網(wǎng),到1998年,已經(jīng)發(fā)展成為千兆以太網(wǎng),1999年更推出了萬(wàn)兆以太網(wǎng)。如今,超萬(wàn)兆以太網(wǎng)已經(jīng)脫離了實(shí)驗(yàn)階段。有專家預(yù)測(cè),到2011年~2018年的時(shí)候,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)才會(huì)出現(xiàn)比較大的改進(jìn),萬(wàn)兆以太網(wǎng)也會(huì)因?yàn)槌杀镜慕档投鸩教娲壳暗那д滓蕴W(wǎng)。

  第五,高效能綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)會(huì)成為新熱點(diǎn)。現(xiàn)在各油田都在大規(guī)模擴(kuò)充高性能計(jì)算機(jī),所以數(shù)據(jù)中心的機(jī)房質(zhì)量問(wèn)題成為備受關(guān)注的焦點(diǎn)。解決高能耗問(wèn)題需要考慮多個(gè)方面,東方地球已經(jīng)在芯片、系統(tǒng)級(jí)、硬件級(jí)做了一些節(jié)能工作,同時(shí)還在基礎(chǔ)設(shè)施技能方面進(jìn)行了很多嘗試。一是開發(fā)自適應(yīng)的節(jié)能降耗軟件,動(dòng)態(tài)調(diào)整服務(wù)器的狀態(tài),這樣節(jié)能效果可以達(dá)到25%左右。東方地球擁有一萬(wàn)顆CPU,如果所有服務(wù)器都安裝這一軟件,一年就可以節(jié)約電費(fèi)200多萬(wàn)元。二是應(yīng)用虛擬化技術(shù)提供集中管理和移動(dòng)辦公。過(guò)去,我們的辦公環(huán)境都是一人一臺(tái)終端,我們現(xiàn)在考慮采用瘦客戶機(jī)的方式,這樣不僅可以對(duì)終端進(jìn)行集中管理,還可以節(jié)能。即使員工憑身份卡在異地上班,也可以沿用自己的工作界面和數(shù)據(jù)。三是,機(jī)房制冷模式結(jié)合通風(fēng)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì),大規(guī)模采用水冷方式。我們可以看到,北京的一些大型數(shù)據(jù)中心也與國(guó)外一樣都采用機(jī)柜液體水冷的方法,包括曙光5000高性能計(jì)算機(jī)。

  第六,復(fù)雜地震成像等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將需要更多的CPU。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)普遍采用的偏移方法從上世紀(jì)80年代常規(guī)的疊后偏移、1999年開始的“積分化”時(shí)間偏移,一直到現(xiàn)在的單層波振動(dòng)偏移,與國(guó)外相比還是有一定的差距。現(xiàn)在我們正在實(shí)驗(yàn)雙層波振動(dòng)偏移,用了1024個(gè)核來(lái)做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,用一毫秒采樣數(shù)據(jù)的CPU計(jì)算計(jì)時(shí),要比兩毫秒采樣的CPU計(jì)時(shí)多1.5倍,這兩者并不是呈線性關(guān)系。數(shù)據(jù)在增加,計(jì)算復(fù)雜程度也在增加,這樣對(duì)高密度空間采集、海洋勘探和多波的海量數(shù)據(jù)處理帶來(lái)了考驗(yàn)。預(yù)測(cè)未來(lái)三年,東方地球用于地震數(shù)據(jù)處理的CPU核數(shù)至少要增加1.5倍。法國(guó)地球物理總公司(CGG)的發(fā)展規(guī)劃是明年達(dá)到“1個(gè)P”,也就是每秒千萬(wàn)億次的計(jì)算能力。我們的規(guī)劃是,到2010年,東方地球的總核數(shù)達(dá)到10萬(wàn),運(yùn)算能力達(dá)到CGG目前的水平。到2012年,我們的計(jì)算能力達(dá)到,三維時(shí)間偏移達(dá)到5萬(wàn)平方公里,深度偏移達(dá)到1萬(wàn)平方公里。

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