中國超算“頂天立地”四十年

2019年07月08日 19:52:07 來源: 中國青年報
  【列印】 【糾錯】

    “‘天河’新一代百億億次(E級)超級電腦將於2021年前後研製完成。”這是7月6日在天津舉行的“紀念中國超算四十年暨國家超算天津中心成立十週年”大會上對外公佈的消息。

    在世界上最快超級電腦的爭奪戰中,E級超級電腦是各國新一代超算角逐的焦點。即將問世的“天河”新一代E級電腦將向世界冠軍寶座發起衝擊。

    中國超算已走過四十年,人工智慧、大數據時代接踵而來,中國超算發展將何去何從?此次大會吸引了超級計算、人工智慧等前沿信息技術領域的著名專家學者,以及政府、資本、科研等多領域的代表共聚一堂,為中國超算發展與高性能計算應用出謀劃策。

    中國建成6個國家級超算中心 13次拿下世界第一

    超級電腦體現著一國在全球信息技術競爭中的強國地位,是支撐綜合國力提升的國之重器。

    時至今日,中國超級電腦的研製、創新、應用發展,經歷了從無到有、從跟跑到領先的四十年“超常速”發展。

    1978年,中國啟動首臺巨型機“銀河-I”研製;2010年,“天河一號”首次摘下全球超級電腦500強榜單第一名。

    近十年來,天津、深圳、濟南、長沙、廣州和無錫6家國家級超算中心相繼落成。“天河一號”、“神威藍光”、曙光“星雲”、“天河二號”、“太湖之光”等超級電腦先後登上世界頂級超算陣容。如今,中國已成為世界上超級電腦數量最多的國家。

    國家超算天津中心主任劉光明説:“中國累計拿了13次世界第一,超算已經成了除高鐵、航太之外,中國向世界展示的第三張名片。”

    紀念大會現場,很多親歷了中國超算事業發展歷程的專家學者,回首四十年篳路藍縷,感慨萬千。

    上世紀70年代,自超級電腦問世以來,國際上對超級電腦的需求激增,中長期天氣預報、航空航太、核爆模擬、石油地震勘探等重大創新和産業領域利用超級電腦不斷取得突破。而當時,國際上對我國也開始技術封鎖。

    1978年,我國啟動巨型電腦研製工程,由於當時技術基礎、生産工藝等都與先進國家存在巨大差距,要把計算速度提升到每秒一億次,困難重重。時任國防科大電腦研究所所長的慈雲桂當時已滿60歲,他立下軍令狀:“就是豁出我這條老命,也一定要把我們自己的巨型機搞出來!”

    五年後,研發團隊突破關鍵技術、完成整體設計,把整機系統的250萬個焊點一個個焊起來,“銀河-Ⅰ”巨型電腦最終研製成功,中國成為世界上少數幾個能研製億次巨型機的國家。

    算天、算地、算人 擺脫“中看不中用”的偏見

    如今在國防建設、科技創新、國民經濟發展等各個方面,都少不了超算這個“超級大腦”的強大支撐。

    剛剛過去的10年,中國超級計算闖出了一條技術創新與應用創新深度融合的新路。劉光明説,中國超算一直做的是“頂天立地”的事,“頂天”是為科學研究服務,提升國家科技創新能力;“立地”是為産業發展服務,促進經濟建設快速發展。

    “天河一號”取得世界第一突破之後,中國超級計算進入國際領先的行列,隨後圍繞超級計算開展了一系列核心技術突破,形成了高性能計算晶片、高速互聯、作業系統等健全自主可控産業鏈,也迎來了“曙光”“浪潮”等中國高性能伺服器和計算系統市場發展的黃金十年。

    如今超級計算成為能“算天”“算地”“算人”的“國之重器”,驅動重大科技創新和産業創新。從航空航太數值風洞、數值氣象預報、宇宙演化模擬,到海洋動力學計算、石油地震勘探處理,再到高通量虛擬藥物設計、大規模基因數據處理以及工程數值倣真、高端裝備設計等,超算支撐了一大批依託高性能計算和大規模數據處理的國際前沿技術創新領域,顯著提升了我國在國際上的技術地位和影響力。

    “天河一號”從2010年11月世界超級電腦TOP500排名第一到現在,已經運作9年,成為國際同類超級電腦運作和滿負荷應用時間最長的系統。天津市委常委、濱海新區書記張玉卓説,天津濱海新區依託超級計算已經逐步建立起完善的自主信息技術産業鏈,推動和引領智慧創新、智慧産業發展。

    “這表明瞭中國研製的超級電腦技術基礎紮實是實用、好用的。”劉光明説,這也打破了國內外關於中國超級電腦“中看不中用”的偏見。

    科技部高新司副司長梅建平表示,下一步將從全國一盤棋的角度來設計和整體佈局,支持在重點區域建設國家級超算中心,讓超算中心相連接,成為真正的國家超算網絡,形成全國超算資源共用的新格局。

    要改變“重硬輕軟”的思維 讓老百姓切身感到實惠

    百億億次超算是眼下各國激烈爭奪的一個里程碑。目前,中國、美國、歐盟、日本都宣佈了相應的研發計劃。

    E級計算到底有多快?“天河一號”的峰值運算速度為每秒4700萬億次,它運算1小時,相當於全國13億人同時計算340年以上。E級超算的計算速度是“天河一號”的200倍,它運算1小時,相當於全國13億人民同時計算7萬年以上。

    當前,我國已經啟動了百億億次超級電腦系統的研製工作,開始全面進入E級超級計算時代。在國防科技大學和國家超級計算天津中心等團隊合作下,“天河三號”E級原型機歷經兩年多的持續研發和關鍵技術攻關,于2018年7月研製成功並通過項目課題驗收。緊隨“天河三號”原型機,神威、曙光的百億億次原型機系統也相繼發佈。

    國家超級計算天津中心主任劉光明介紹,“天河三號”E級原型機系統實現了四大自主創新,即3款晶片——“邁創”眾核處理器(Matrix-2000+)、互連介面晶片、路由器晶片;4類計算、存儲和服務節點,10余種PCB電路板;新型的計算處理、高速互連、並行存儲、服務處理、監控診斷、基礎架構等硬件分系統;系統操作、並行開發、應用支撐和綜合管理等軟件分系統。

    “天河三號”原型機系統研製成功後,國家超算天津中心隨即啟動了大規模的計算應用測試。國家超算天津中心應用研發部部長孟祥飛介紹,測試涉及國家12個重大創新專項領域、數十個國家重點研發計劃。

    力學所、物理所、大氣所、計算所等中科院旗下院所以及中國空氣動力研究與發展中心、北京臨近空間飛行器系統工程研究所、清華大學、西安交大等30余家合作單位紛紛利用原型機開展了一系列大規模並行應用測試,涉及大飛機、航太器、新型發動機、新型反應堆、電磁倣真等領域50餘款自主研發高性能軟件和大型開源軟件。

    測試驗證,“天河三號”原型機的運算能力超強,僅6個機櫃就達到“天河一號”120個機櫃相當的計算能力。

    下一步國家超算天津中心將依託“天河一號”和研製中的“天河三號”百億億次超級平臺,打造超級計算、雲計算、大數據、人工智慧和物聯網五大融合平臺,為國家科技創新服務,為新興産業發展服務。

    面對風起雲湧的大數據、人工智慧技術,超級計算特別是E級計算如何創新引領區域經濟發展、推動傳統産業升級,是許多研究者關心的話題。

    國家超算濟南中心主任張雲泉提到當前中國超算普遍遇到的一些瓶頸問題。首先是我國應用領域與軟件研發存在脫軌現象。在超算應用比較多的製造業和基礎科研等關鍵領域,大部分商業應用軟件都被國外壟斷,“我國不僅支出鉅額軟件採購費用,軟件升級還受制於人。”與此同時,我國超算應用軟件研發人員相對匱乏。

    他建議,首先要將我國超算發展模式從超算機器性能拉動,向應用需求拉動轉變。同時要轉變“重硬輕軟”的思維,持續穩定支持超算應用軟件的開發。此外,要重視人才激勵機制和培養機制。(記者 胡春艷)

關閉