強大算力支持下的研發(fā)重器，為了打造一部更好的車

現(xiàn)在的人們，早已不滿足于擁有一部車，而是想要一部更好的車。

什么樣的車，才能算得上是更好的車？

絕不僅僅是動力強勁這么簡單，易于操控、安全可靠、節(jié)省燃油，都是必不可少的考慮因素。而這些都與一門叫做流體力學(xué)的科學(xué)有關(guān)。

在汽車研發(fā)時，與流體力學(xué)相關(guān)的空氣動力研究和試驗至關(guān)重要，既要盡量減少空氣阻力，又要保證產(chǎn)生足夠的空氣下壓力，從而帶來更好的車輛整體性能。

正因如此，流體力學(xué)的大規(guī)模仿真計算，已經(jīng)成為當(dāng)今汽車行業(yè)的研發(fā)重器，用以獲得最優(yōu)的產(chǎn)品設(shè)計。在此領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新，則成為主流汽車制造商的核心競爭力之一。

高性能計算平臺的支撐

如今，大型汽車制造商幾乎每天都在進(jìn)行空氣動力學(xué)的仿真和風(fēng)洞試驗，這在很大程度上得益于計算能力的提升，大大提高了CFD軟件的可用性。

CFD即計算流體力學(xué)，是流體力學(xué)和計算機科學(xué)相互融合的一門新興交叉學(xué)科，在汽車行業(yè)用來模擬車身在行駛中與空氣發(fā)生的相互作用力。在汽車研發(fā)設(shè)計過程中，需要通過CFD對外氣動風(fēng)阻、風(fēng)燥、水管理、空調(diào)和發(fā)動機熱管理進(jìn)行模擬和研制，從而發(fā)現(xiàn)潛在問題，找到最優(yōu)的設(shè)計方案，避免摸著石頭過河。

眾所周知，進(jìn)行仿真計算需要處理大量的實時數(shù)據(jù)，所以對系統(tǒng)的計算能力、數(shù)據(jù)吞吐能力都有很高的要求，由此成為高性能計算的一個重要應(yīng)用場景。在汽車研發(fā)的流體力學(xué)、碰撞試驗等方面，高性能計算都在得到廣泛應(yīng)用。

此外，順應(yīng)“硬件開放、軟件開源”的大趨勢，以O(shè)penFOAM為代表的開源CFD軟件，正在得到越來越多的使用。對于汽車廠商而言，如何實現(xiàn)OpenFOAM與高性能計算平臺的全面適配，成為研發(fā)部門和IT部門都要重點考慮的問題。

上海大眾的挑戰(zhàn)與機遇

這也同樣成為上海大眾汽車有限公司當(dāng)下所面臨的挑戰(zhàn)。

由上汽集團和德國大眾合資建設(shè)的上海大眾，成立于1984年，是我國最悠久的汽車合資企業(yè)之一。目前，上海大眾旗下?lián)碛写蟊姾退箍逻_(dá)兩大品牌，僅大眾品牌的歷史累計銷量就已經(jīng)超過2000萬。

支撐這一出眾業(yè)績的上海大眾研發(fā)團隊，是一支高效率、高素質(zhì)、具備國際先進(jìn)水平的隊伍，尤其是能夠針對中國用戶的需求特點進(jìn)行創(chuàng)新，形成能充分滿足中國用戶出行需求、創(chuàng)造最佳客戶體驗的整車研發(fā)能力，并在新能源、智能駕駛和移動在線服務(wù)等新興領(lǐng)域具備技術(shù)創(chuàng)新能力。

然而，市場的快速發(fā)展，新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，對高性能計算仿真這一研發(fā)重器的要求也不斷提升，上海大眾原有的HPC系統(tǒng)性能已經(jīng)無法滿足研發(fā)效率提升的需求。同時，傳統(tǒng)CFD商用軟件的許可費用高昂，上海大眾希望通過采用OpenFOAM來實現(xiàn)研發(fā)效率與投資之間的平衡。

面臨這些挑戰(zhàn)的上海大眾研發(fā)部門，急需一個新的高性能計算平臺，通過與開源軟件系統(tǒng)的配合來支持流體力學(xué)仿真，并保證與現(xiàn)有集群系統(tǒng)兼容，以方便擴展。

正在此時，基于ARM架構(gòu)的鯤鵬服務(wù)器進(jìn)入了上海大眾的視線，為其帶來了一個實現(xiàn)研發(fā)創(chuàng)新的新機遇。

鯤鵬HPC集群的價值體現(xiàn)

鯤鵬服務(wù)器，推動了算力多樣化時代的到來。其高性價比等優(yōu)勢，能更好地滿足HPC的場景需要，贏得了諸多行業(yè)頭部客戶的青睞。

目前，上海大眾正在創(chuàng)新性地將仿真數(shù)據(jù)和車體VR相結(jié)合，對計算性能要求更高。針對上海大眾研發(fā)部門流體力學(xué)方法團隊的需求，華為設(shè)計了x86和鯤鵬服務(wù)器混合部署的鯤鵬HPC解決方案。

鯤鵬HPC解決方案通過與傳統(tǒng)x86 CPU算力組成混合集群系統(tǒng)，來充分發(fā)揮鯤鵬多核、高帶寬的性能優(yōu)勢，滿足其對現(xiàn)有集群系統(tǒng)兼容和資源彈性擴展的要求，并帶來了30%的性價比提升。而其一鍵式集群部署方案，則易管理易維護，降低了運維難度。

特別重要的是，提供的集群管理平臺集成了HPC開源軟件、函數(shù)庫、調(diào)度器、MPI通信庫等軟件。豐富的軟件生態(tài)，可以幫助上海大眾研發(fā)團隊縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，研發(fā)效率同樣提高了30%以上。

此外，華為端到端的行業(yè)方案能力、豐富的項目實施和部署經(jīng)驗，可以為上海大眾提供最優(yōu)性價比的方案，降低TCO。

IT與研發(fā)部門的通力合作

在該項目實施過程中，在華為的支持下，上海大眾的IT部門與研發(fā)部門展開了通力合作，實現(xiàn)了聯(lián)合攻關(guān)。

華為負(fù)責(zé)硬件調(diào)試和底層技術(shù)支持；IT部門負(fù)責(zé)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和作業(yè)調(diào)度平臺；研發(fā)部門負(fù)責(zé)開源軟件數(shù)百個庫文件與硬件的適配、內(nèi)存調(diào)用和一二級緩存優(yōu)化，提升并行計算效率。

經(jīng)過各方的共同努力，上海大眾建成了我國汽車行業(yè)的首個ARM HPC規(guī)模應(yīng)用，并在作業(yè)調(diào)度層面實現(xiàn)了與原有x86集群打通，幫助其研發(fā)部門的流體力學(xué)方法團隊完成了OpenFOAM的自主模塊化開發(fā)和適配，目前有超過半數(shù)模塊達(dá)到了商業(yè)軟件的計算精度和穩(wěn)定性，保證了業(yè)務(wù)的平滑遷移和快速部署。

鯤鵬HPC集群上線后，上海大眾研發(fā)團隊將其率先應(yīng)用在新車型中，完成了流體力學(xué)驗收中的外氣動風(fēng)阻和風(fēng)噪、水管理、空調(diào)、發(fā)動機熱管理開發(fā)工作，展開了基于開源軟件的產(chǎn)品數(shù)字化研發(fā)布局。

面向數(shù)字化研發(fā)的未來，上海大眾認(rèn)識到可視化展示的發(fā)展趨勢，將繼續(xù)適配主流開源視頻軟件，打造可視化生態(tài)展示系統(tǒng)。通過Python編寫腳本，可以將傳統(tǒng)的CFD云圖自動上傳到服務(wù)器，通過HPC計算將可視化結(jié)果自動轉(zhuǎn)換并返回結(jié)果，以方便工程師對性能直觀評價，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計。

伴隨著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐的加快，越來越多傳統(tǒng)企業(yè)開始把數(shù)字技術(shù)作為自己的創(chuàng)新驅(qū)動力。強大的基礎(chǔ)算力保障，為各種新興技術(shù)應(yīng)用提供了有力的支撐，進(jìn)而幫助企業(yè)實現(xiàn)從研發(fā)到生產(chǎn)、從營銷到服務(wù)、從售前到售后的全業(yè)務(wù)流程數(shù)字化。

在此進(jìn)程中，以鯤鵬為代表的多樣化算力平臺，正在受到千行百業(yè)的青睞，成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和國家數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的堅實底座。