对于上游油气勘探团队而言，地震成像直接决定了高价值的钻探决策。当地球科学家能够更快地解读地震数据、评估更多油藏方案并生成更高保真度的地下预测时，他们就能以更高的信心优化井位决策。卓越的地震成像、加速的解读过程以及更强的建模能力，不仅能提高资本效率并降低不确定性，还能助力实现更安全、更高效的油田开发。
对于 bp 这家在利用高性能计算 (HPC) 推动业务发展方面拥有长期成功经验的大型综合油气公司而言，问题不在于其现有基础设施是否有效，而在于如果拥有合适的先进计算基础设施，bp 的团队能够走多远、跑多快。
为了找到答案，bp 与 Penguin Solutions 和 NVIDIA 合作，在德克萨斯州休斯顿设计并构建了基于 GPU 的 HPC 环境，以应对现代能源工作负载，并将地震处理作为其首要任务。
该系统将结合 NVIDIA Blackwell GPU、Penguin SMART Memory 3840 DIMMs 以及专为高性能、高效率和高可扩展性而设计的液冷基础设施。Penguin Solutions 还将提供现场部署和集成支持。
其成果是一个面向未来的计算平台，旨在帮助 bp 运行复杂的算法、处理海量数据集，并为其各项业务解锁新的机遇。该系统旨在将地震成像工作流程的运行速度较 bp 原有的基于 CPU 的平台提升 80 倍以上，并将支持先进的油藏模拟，从而使物理保真度、数值精度和吞吐量能够直接影响生产和存储预测。
为何要通过 GPU 加速的 HPC 进行现代化升级？
当今的运营环境对安全和环保提出了更严格的要求，这也对计算基础设施提出了新的挑战。此外，油气运营商必须应对日益复杂的油藏，这使得上游和下游业务对基于数据的快速决策提出了更高期望。
对于 bp 而言，基于 GPU 的 HPC 现代化升级是一项战略投资，旨在使基础设施能力与其在可靠性、安全性和长期竞争力方面的优先事项保持一致。
传统的硬件更新只能提升现有容量，而增长计划则能扩展团队评估、建模和执行的能力。GPU 加速架构缩短了求解时间，提高了模型保真度，并使团队能够在运营相关的时间范围内运行更多的地震波传播、油藏模拟、计算流体动力学和高级分析场景。
在设计架构前定义成功
在设计第一个机架之前，Penguin Solutions 就与 bp 合作，从业务角度定义了成功。bp 所需的三个成果提供了一个决策框架，指导了随后的每一个架构选择和权衡：
- 行业领先的创新： 该方案需要支持在基于 CPU 的基础设施上无法实现的地震技术、油藏模拟模型和分析工作流程，提供更强大的计算能力，以扩展 bp 地球科学和工程团队的能力，并扩大有效管理的工作流程范围。
- 巅峰性能： 该方案还需要创建一个环境，通过消除高级分析瓶颈、实现更快的决策制定以及提升吞吐量和求解时间，使 HPC 资源能够跟上日益增长的模型和业务复杂性。
- 卓越运营： 最终，bp 需要将更快、更丰富的分析转化为跨价值流的更安全运营、更高效的上游和下游资产以及更具生产力的团队，其成功不仅由利用率定义，还由整个业务中可衡量的运营影响来定义。
将战略转化为需求
地震波传播工作负载对基础设施提出了严苛要求。例如，地下图像的准确性取决于模拟在复杂地质构造中捕捉波行为的精确程度。可用的计算能力直接影响团队处理细节的程度、迭代的速度以及生成高质量图像的有效性。
“通过将 Penguin Solutions 的 HPC 专业知识与 NVIDIA 的 GPU 技术相结合，我们使团队能够利用地震成像领域最先进的物理学技术，” bp 成像技术副总裁 Richard Corfield 表示。 “运行日益复杂的算法并实现规模化应用的能力，正在帮助我们更快地获得洞察、提升运营绩效，并从数据中挖掘出更大的价值。这是技术创新如何直接转化为商业影响的一个典型范例。”
油藏模拟增加了另一层计算强度。油藏模拟器是地下岩层的数字副本，用于预测随着压力和操作条件的变化，石油、水和气体如何在地下流动。这些模拟的数值精度至关重要——这就是为什么双精度（即 FP64）对于这些应用及其他应用如此重要，也是为什么 bp 的架构能够从 NVIDIA HGX™ B200 平台的 FP64 能力中获益的原因。
对于 bp 而言，现代化改造需要在计算能力、求解时间、精度和商业价值之间找到适当的平衡。尽管更强的计算能力可以带来更好的科学成果，但该架构还需要在多个相互依存的设计领域内，在严格的成本参数范围内实现运营效率和可扩展的增长。
计算、内存和 I/O 平衡
GPU 密度需要与内存带宽、存储性能和 I/O 吞吐量进行仔细的协调。如果内存、网络或存储无法跟上，高密度的 GPU 集群可能会产生新的瓶颈。通过在每个节点中集成八个 NVIDIA Blackwell GPU，并搭配两个 x86 CPU 和 Penguin 的 SMART Memory 3840 DIMMs，Penguin Solutions 帮助 bp 构建了一个平衡的环境，使计算、内存和数据传输能够在地震成像、油藏模拟和计算流体动力学工作负载中无缝协作。
数据传输与存储架构
地震数据集可能非常庞大，数据传输会影响成本、性能和工作流效率。扩展设计需要考虑数据的来源、团队的处理方式、数据的保留量，以及存储和网络如何确保 GPU 的数据供应。
Penguin Solutions 帮助 bp 评估了存储和数据传输需求，从而使该环境能够同时支持当前的工作流和未来的增长。
可扩展性与可选性
由于 bp 预计计算需求将持续增长，Penguin Solutions 帮助该公司规划了进一步的扩展、可扩展性以及跨 GPU 代际和供应商生态系统的互操作性，从而降低了供应商锁定的风险，并支持 HPC 中心未来的发展。
液冷技术
此类 HPC 工作负载的 GPU 密度需要先进的冷却策略。bp 为其站点准备了液冷设施，而 Penguin Solutions 则提供了设计和实施支持。这种方法有助于保护性能、提高能源效率，并支持长期的基础设施可靠性。
生态系统：bp、NVIDIA 和 Penguin Solutions，成功的秘诀
该项目需要 bp、NVIDIA 和 Penguin Solutions 之间的密切协调。
对于 bp 而言，地震成像不仅是每一口油井钻探的基础，通过扩展和优化高性能计算所带来的加速，还直接影响着钻探质量、储量采收率和资本效率。同样的基石也加强了高精度油藏模拟，帮助团队将地下认知转化为更可靠、更高效的能源输送。
由此产生的基础设施旨在实现“管理”而非仅仅是“运行”。它具有模块化、易于访问的特点，并由 Penguin 的团队在整个实施过程中提供支持。2026 年与 Penguin Solutions 合作进行的重大扩展，将使 bp 在地震成像、AI 驱动的分析、天气建模、数字岩石模拟和油藏模拟方面的 HPC 能力几乎翻倍。
除了提供 GPU 芯片外，NVIDIA 在推动整个技术栈的加速方面也发挥了关键作用。新平台基于 NVIDIA HGX B200 构建，集成了通过 NVIDIA Quantum InfiniBand 连接的 Blackwell GPU，为 bp 提供了用于分布式地震数据处理、油藏模拟和人工智能 (AI) 工作流的低延迟架构。
NVIDIA 与 bp 合作，针对 GPU 加速优化了关键代码，并将 NVIDIA CUDA-X™ 库集成到其工作负载中，包括用于基于 FFT 的声波和弹性波传播的 NVIDIA cuFFT、用于波场压缩并结合 Bitcomp 的 NVIDIA nvCOMP，以及用于支持 GPUDirect Storage 波场存储的 NVIDIA cuFile API。
对于 bp 而言，选择与 Penguin Solutions 合作是基于专业能力的考量。能源领域的 HPC 并非通用的企业计算基础设施。地震波传播和油藏模拟的工作负载特征、数据量以及性能要求，需要系统集成商具备深厚的专业设计能力，而这往往是普通集成商难以企及的。Penguin 凭借经过验证的参考架构以及在大规模 AI、HPC 和 能源专用基础设施部署方面的直接经验，尽早介入了项目。.
Penguin 的设计与构建流程包括在部署前进行预集成，并在真实工作负载条件下进行大规模验证。地震成像工作流程的加速并非通过数月的调试逐步实现，而是得益于在上线前就已完成优化和验证的架构，这正是预期的成果。更快的地震成像意味着能够产出更精细的地下数据产品，从而为油井选址提供更科学的决策依据。
“在整个项目过程中，最令我们印象深刻的是 Penguin 能够将我们的需求转化为既满足性能目标又符合运营目标的解决方案，” bp 公司 HPC 首席负责人 Elizabeth L'Heureux 表示。 “模块化的节点设计打造了更易于维护的基础设施，使环境的管理、支持和升级变得更加简单，能够随着我们需求的变化而不断演进。”
bp 的下一步计划是什么？
bp 目前的部署是一个助力增长的平台。随着项目从设计与构建阶段转向部署与管理阶段，工作重心将转移到持续优化、精细化调整地震和油藏模拟性能，并随着计算需求的增长不断演进环境。这种可扩展的架构使 bp 能够从容开展未来的 AI 计划，并随着 AI 在石油和天然气行业的加速普及，满足不断扩大的运营需求。
