中國創(chuàng)新，鐫刻在世界速度之巔

　　中國創(chuàng)新，鐫刻在世界速度之巔——我國科學家自主打造世界上應用最廣超級計算機“天河一號”側記

　　“坐地日行八萬里，巡天遙看一千河?！弊鳛槲覈着_千萬億次超級計算機，“天河一號”在問鼎世界超算之最后并沒有停下腳步，將產(chǎn)學研結合樹立為新方向，成為多個產(chǎn)業(yè)領域的核心競爭力。

　　如今，依托“天河一號”班底，新一代國產(chǎn)百億億次超算“天河三號”的研制已經(jīng)啟航。

　　“無限風光在險峰” 自主創(chuàng)新問鼎世界高峰

　　新春伊始，記者走進位于天津開發(fā)區(qū)泰達服務外包園內(nèi)的“天河一號”機房，140余個黑色的計算機柜整齊排列，發(fā)出低沉的“嗡嗡”運轉聲。就是在這看似普通的機房里，曾經(jīng)成就了中國超算首次問鼎世界超算桂冠的榮耀，凝聚著幾代“超算人”的心血與汗水。

　　國家超算天津中心主任劉光明說，作為世界上曾經(jīng)運算速度最快的超級計算機，“天河一號”最突出的特點在于其超強的運算能力，持續(xù)速度每秒2570萬億次浮點運算、峰值速度4700萬億次?！疤旌右惶枴边\算1小時，相當于全國13億人同時計算340年以上。更難能可貴的是，它在諸多領域實現(xiàn)了創(chuàng)新突破，叫響了“中國創(chuàng)造”的品牌。

　　“天河一號”在國內(nèi)首次創(chuàng)新性地采用了異構體系架構。劉光明介紹，在最近的世界超算TOP500榜單上，世界上最快的超算中有近半采用該技術，這是中國科學家對世界超算技術的重要貢獻，引領了超算技術的潮流。

　　由中國自主研制的超算高速互聯(lián)通信系統(tǒng)也是其優(yōu)勢所在。劉光明介紹，“天河一號”內(nèi)數(shù)萬個CPU和GPU通過該系統(tǒng)實現(xiàn)信息交換，相當于編織起了龐大、高效的神經(jīng)網(wǎng)絡。該系統(tǒng)的通信能力是當時美國主流商業(yè)芯片的兩倍。

　　還有兩項創(chuàng)新分別來自硬件和軟件領域，即配備了自主研制的飛騰CPU芯片及麒麟操作系統(tǒng)，兩項創(chuàng)新均出自國防科技大學。

　　國家超算天津中心應用研發(fā)部部長孟祥飛說，“天河一號”上配置的部分飛騰CPU已經(jīng)證明了其性能，升級版飛騰CPU目前又運用到了“天河二號”中，助力其運算速度再次榮膺世界桂冠。麒麟操作系統(tǒng)是目前中國國產(chǎn)安全等級最高的操作系統(tǒng)，其對其他軟件的包容性和易用性也已經(jīng)在“天河一號”上得到了證明。尤其是飛騰CPU數(shù)量約占全部CPU的七分之一，且經(jīng)過多年運行看性能良好。這為我國關鍵芯片的國產(chǎn)化之路奠定了堅實的基礎。

　　“待到山花爛漫時” 攻堅克難打造國之重器

　　超級計算機是世界高端信息技術領域的戰(zhàn)略制高點，也是體現(xiàn)科技競爭力和綜合國力的重要標志。“天河一號”的出現(xiàn)，打破了國外在高性能計算核心領域的技術封鎖和限制政策，為解決我國經(jīng)濟、國防、科技等領域的挑戰(zhàn)性問題提供了重要手段。

　　“天河一號”系統(tǒng)在2010年第36屆世界超級計算機500強排行榜上名列榜首?！斑@一刻，中國人等了20多年！”回首往事，劉光明至今激動不已。

　　他說，2010年受邀參加在美國新奧爾良舉行的全球超級計算機500強排行榜正式公布和頒獎儀式時，有外國人曾對中國產(chǎn)的超級計算機摘取世界桂冠感到非常驚訝，而這一席位過去幾乎都被美國所占據(jù)。

　　讓劉光明更為揚眉吐氣的是，當中國研制的“神威太湖之光”“天河二號”接踵登頂世界超算高峰時，國外科學界已經(jīng)習以為常。

　　深圳華大基因研究院曾代表我國參與“國際千人基因組計劃”。院長汪建說，不斷涌現(xiàn)的海量數(shù)據(jù)成為“基因組學”進一步發(fā)展的瓶頸，而高性能計算機為這一領域帶來了曙光。使用“天河一號”，過去要一年才能完成的500人基因信息關聯(lián)性分析，現(xiàn)在只需三個多小時，對于提升我國的綜合國力具有重要意義。

　　基于“天河一號”超級計算機的自主核心技術的國際影響，歐盟主動與天津超算中心開展了高性能計算技術的項目合作，共同研討未來超級計算機及應用技術的發(fā)展，為下一代超級計算技術研發(fā)提供指導。

　　劉光明指出，超算的核心技術是高端信息技術的制高點，它包括了CPU設計、超大規(guī)模集成電路設計、操作系統(tǒng)等，是一項牽牛鼻子的科研工作，可帶動高端信息技術創(chuàng)新和應用創(chuàng)新以及其他學科研究的全面快速和持續(xù)發(fā)展。

　　“風物長宜放眼量” 廣泛應用再譜超算新章

　　“天河一號”成為目前世界上獲得廣泛應用的超級計算機。這一點，致力于應用對接的天津濱海服務外包產(chǎn)業(yè)有限公司總經(jīng)理閻偉感觸最深。

　　閻偉喜歡將“天河一號”稱為“中國科技界的奧運冠軍”?！皬乃_始，中國的科技創(chuàng)新逐漸由追隨向引領轉變，在應用上更是突破了人們對超算認識的局限?！眹獬銘猛会槍δ硯讉€領域，“天河一號”則覆蓋了高性能計算的各個領域，包括石油物探、基因測序、裝備制造等，力求在產(chǎn)學研結合中，讓國之重器成為服務于經(jīng)濟發(fā)展的國之利器。

　　去年入冬以來，全國大范圍、長時間的霧霾天氣成為社會關注焦點。在國家超算天津中心，研究人員們與中國氣象局等單位合作，正致力于利用“天河一號”開展霧霾天預警預報。孟祥飛說，只需2個多小時就能算出最長未來5天的預報數(shù)值，最高網(wǎng)格精度達2到3公里。

　　目前，“天河一號”已經(jīng)滿負荷運行，每天運行的計算任務超過1400個，每天有千余個科研團隊借助天河一號開展科研工作。經(jīng)過多年努力，“天河一號”實現(xiàn)了支撐國家重大科技項目與商業(yè)化應用的有機結合，對外服務主要聚焦在了“算天、算地、算人”上：

　　——“算天”：計算分析大型飛機外形的空氣動力特性；研究全球氣候變化，實時預報氣象；對天體的演變進行建模和理論試驗。

　　——“算地”：研發(fā)我國自主的石油地震勘探數(shù)據(jù)分析核心軟件，將地下成像數(shù)據(jù)處理速度由過去的30天提高到16小時。

　　——“算人”：中心與華大基因合作，破解人類“基因組學”研究中面臨的海量數(shù)據(jù)存儲和處理的技術瓶頸；軍事醫(yī)學科學院、上海藥物所等用它開展糖尿病、癲癇等新型治療藥物的研發(fā)。

　　劉光明說，“十三五”期間，中心計劃研制中國新一代百億億次超級計算機。該中心同國防科技大學聯(lián)合開展的我國新一代百億億次超級計算機樣機研制工作已經(jīng)啟動，預計今年底至2018年初完成。根據(jù)規(guī)劃，它的浮點計算處理能力將達到10的18次方，是現(xiàn)在“天河一號”超算的200倍。（楊維成、李靖、毛振華）

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