強(qiáng)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(dòng)力強(qiáng)勁這么簡(jiǎn)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(shí)，與流體力學(xué)相關(guān)的空氣動(dòng)力研究和試驗(yàn)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(lái)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(jì)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(jì)。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(jìng)爭(zhēng)力之一。

高性能計(jì)算平臺(tái)的支撐

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

CFD即計(jì)算流體力學(xué)，是流體力學(xué)和計(jì)算機(jī)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(lái)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(jì)過(guò)程中，需要通過(guò)CFD對(duì)外氣動(dòng)風(fēng)阻、風(fēng)燥、水管理、空調(diào)和發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理進(jìn)行模擬和研制，從而發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，避免摸著石頭過(guò)河。

眾所周知，進(jìn)行仿真計(jì)算需要處理大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所以對(duì)系統(tǒng)的計(jì)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(jì)算的一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景。在汽車研發(fā)的流體力學(xué)、碰撞試驗(yàn)等方面，高性能計(jì)算都在得到廣泛應(yīng)用。

此外，順應(yīng)“硬件開(kāi)放、軟件開(kāi)源”的大趨勢(shì)，以O(shè)penFOAM為代表的開(kāi)源CFD軟件，正在得到越來(lái)越多的使用。對(duì)于汽車廠商而言，如何實(shí)現(xiàn)OpenFOAM與高性能計(jì)算平臺(tái)的全面適配，成為研發(fā)部門和IT部門都要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

上海大眾的挑戰(zhàn)與機(jī)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(tuán)和德國(guó)大眾合資建設(shè)的上海大眾，成立于1984年，是我國(guó)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(jì)銷量就已經(jīng)超過(guò)2000萬(wàn)。

支撐這一出眾業(yè)績(jī)的上海大眾研發(fā)團(tuán)隊(duì)，是一支高效率、高素質(zhì)、具備國(guó)際先進(jìn)水平的隊(duì)伍，尤其是能夠針對(duì)中國(guó)用戶的需求特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新，形成能充分滿足中國(guó)用戶出行需求、創(chuàng)造最佳客戶體驗(yàn)的整車研發(fā)能力，并在新能源、智能駕駛和移動(dòng)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(chǎng)的快速發(fā)展，新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，對(duì)高性能計(jì)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(wú)法滿足研發(fā)效率提升的需求。同時(shí)，傳統(tǒng)CFD商用軟件的許可費(fèi)用高昂，上海大眾希望通過(guò)采用OpenFOAM來(lái)實(shí)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(gè)新的高性能計(jì)算平臺(tái)，通過(guò)與開(kāi)源軟件系統(tǒng)的配合來(lái)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(kuò)展。

正在此時(shí)，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(lái)了一個(gè)實(shí)現(xiàn)研發(fā)創(chuàng)新的新機(jī)遇。

鯤鵬HPC集群的價(jià)值體現(xiàn)

鯤鵬服務(wù)器，推動(dòng)了算力多樣化時(shí)代的到來(lái)。其高性價(jià)比等優(yōu)勢(shì)，能更好地滿足HPC的場(chǎng)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(duì)計(jì)算性能要求更高。針對(duì)上海大眾研發(fā)部門流體力學(xué)方法團(tuán)隊(duì)的需求，華為設(shè)計(jì)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(guò)與傳統(tǒng)x86 CPU算力組成混合集群系統(tǒng)，來(lái)充分發(fā)揮鯤鵬多核、高帶寬的性能優(yōu)勢(shì)，滿足其對(duì)現(xiàn)有集群系統(tǒng)兼容和資源彈性擴(kuò)展的要求，并帶來(lái)了30%的性價(jià)比提升。而其一鍵式集群部署方案，則易管理易維護(hù)，降低了運(yùn)維難度。

特別重要的是，提供的集群管理平臺(tái)集成了HPC開(kāi)源軟件、函數(shù)庫(kù)、調(diào)度器、MPI通信庫(kù)等軟件。豐富的軟件生態(tài)，可以幫助上海大眾研發(fā)團(tuán)隊(duì)縮短產(chǎn)品開(kāi)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(xiàng)目實(shí)施和部署經(jīng)驗(yàn)，可以為上海大眾提供最優(yōu)性價(jià)比的方案，降低TCO。

IT與研發(fā)部門的通力合作

在該項(xiàng)目實(shí)施過(guò)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(kāi)了通力合作，實(shí)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(tái)；研發(fā)部門負(fù)責(zé)開(kāi)源軟件數(shù)百個(gè)庫(kù)文件與硬件的適配、內(nèi)存調(diào)用和一二級(jí)緩存優(yōu)化，提升并行計(jì)算效率。

經(jīng)過(guò)各方的共同努力，上海大眾建成了我國(guó)汽車行業(yè)的首個(gè)ARM HPC規(guī)模應(yīng)用，并在作業(yè)調(diào)度層面實(shí)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(tuán)隊(duì)完成了OpenFOAM的自主模塊化開(kāi)發(fā)和適配，目前有超過(guò)半數(shù)模塊達(dá)到了商業(yè)軟件的計(jì)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(tuán)隊(duì)將其率先應(yīng)用在新車型中，完成了流體力學(xué)驗(yàn)收中的外氣動(dòng)風(fēng)阻和風(fēng)噪、水管理、空調(diào)、發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理開(kāi)發(fā)工作，展開(kāi)了基于開(kāi)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(lái)，上海大眾認(rèn)識(shí)到可視化展示的發(fā)展趨勢(shì)，將繼續(xù)適配主流開(kāi)源視頻軟件，打造可視化生態(tài)展示系統(tǒng)。通過(guò)Python編寫腳本，可以將傳統(tǒng)的CFD云圖自動(dòng)上傳到服務(wù)器，通過(guò)HPC計(jì)算將可視化結(jié)果自動(dòng)轉(zhuǎn)換并返回結(jié)果，以方便工程師對(duì)性能直觀評(píng)價(jià)，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

伴隨著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐的加快，越來(lái)越多傳統(tǒng)企業(yè)開(kāi)始把數(shù)字技術(shù)作為自己的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力。強(qiáng)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(shí)現(xiàn)從研發(fā)到生產(chǎn)、從營(yíng)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(tái)，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(guó)家數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的堅(jiān)實(shí)底座。