就在中國的最新型超級計算機(jī)“神威?太湖之光”(以下簡稱“太湖之光”)前不久趕超中國蟬聯(lián)六屆TOP500全球超算冠軍的“天河二號”，成為全球運(yùn)算速度最快的超級計算機(jī)(以下簡稱超算)，全世界就對中國這一“神秘機(jī)器”充滿高度關(guān)注與好奇，坊間還傳出各種各樣有關(guān)國家超級計算無錫中心(以下簡稱無錫超算中心)以及它擁有的“太湖之光”的傳聞，國內(nèi)外超算業(yè)界與媒體也在不斷通過公開與私下的渠道搜集著“太湖之光”的點(diǎn)滴新聞。到底這個神秘的“超級運(yùn)算巨無霸”什么樣？而擁有這一超級機(jī)器的“機(jī)窩”(業(yè)內(nèi)對于超算中心的昵稱)又是什么樣呢？《環(huán)球時報》記者幾經(jīng)聯(lián)系，日前終于走進(jìn)全球最強(qiáng)超算——“太湖之光”的“機(jī)窩”無錫超算中心一探究竟。
全球最強(qiáng)“機(jī)窩”的低調(diào)程度超乎想象
很多人可能認(rèn)為運(yùn)營著全球最強(qiáng)超算的無錫超算中心一定非常高大上，但《環(huán)球時報》記者從無錫高鐵站下車之后，幾乎橫穿了整個無錫市，才在無錫西南方向一個并不是很起眼的科技園區(qū)內(nèi)找到無錫超算中心的所在地。而它所在的大樓也非常低調(diào)，門口并沒有擺放或掛設(shè)任何表明身份的標(biāo)識，只是在大堂正中墻壁上掛著的一個液晶屏上顯示：國家超級計算無錫中心歡迎您。而在液晶屏的右側(cè)是一個需要指紋開鎖才能進(jìn)入的玻璃門，上面寫著國家超級計算無錫中心，后來記者才知道這就是通往“太湖之光”機(jī)房的大門。而在保持低調(diào)的同時，這個國家級第六大超算中心的簡樸程度也讓《環(huán)球時報》記者大吃一驚。在乘坐電梯前往無錫超算中心當(dāng)家人楊廣文主任的辦公室時，記者看到電梯廂體上的保護(hù)材料還沒有拆除，而楊廣文辦公用的轉(zhuǎn)椅底座上竟然還保留著出廠時的塑料泡沫。
談起無錫超算中心的成立，楊廣文的自豪之情溢于言表。據(jù)他介紹，“十二五”期間，科技部支持了兩個十億億次級的超算項目，其中一個是先期啟動的“天河二號”項目，而后在2014年，“太湖之光”也在科技部正式立項，2014年底就已完成原型機(jī)的驗(yàn)證，而在2015年底就已經(jīng)完成“太湖之光”系統(tǒng)的研制與組裝。由于當(dāng)時科技部的要求是建“全球一流的超級計算機(jī)和全球一流的超算中心”，所以在超算研制完成的同時，超算中心也就成立了。
用兩年左右的時間就能研制出世界第一的超算，這個速度是不是太驚人了？楊廣文回應(yīng)稱，“太湖之光”的具體研制時間雖然短，但它之前經(jīng)過了很長時間的技術(shù)預(yù)研。它采用的是國家“核高基”重點(diǎn)科技專項支持的由國家高性能集成電路設(shè)計中心通過自主核心技術(shù)開發(fā)的全國產(chǎn)“申威”CPU。“申威”系列的技術(shù)路線比較明晰而穩(wěn)定，而且采用上一代“申威”CPU的“神威藍(lán)光”超算為“太湖之光”的發(fā)展做了很好的鋪墊和嘗試。沒有它，“太湖之光”也就不會那么快研制出來。
那這個世界一流的“機(jī)窩”又有哪些優(yōu)勢呢？楊廣文表示，因?yàn)楫?dāng)時中國最高水平的超算“天河二號”采用的是美國英特爾公司的“至強(qiáng)”處理器，所以國家希望能采用另一種技術(shù)路線來研制新的超算，從布局之初的思路就是要打造擁有全國產(chǎn)架構(gòu)、自主可控軟硬件的新超算，因此無錫超算中心最大的優(yōu)勢就是擁有全部自主的核心技術(shù)，還有一個優(yōu)勢就是“太湖之光”從原型機(jī)研制階段就開始與應(yīng)用方一起討論互動，否則也不可能在首次奪得TOP500冠軍時，就有三大應(yīng)用入圍世界高性能計算應(yīng)用最高獎——“戈登貝爾”獎提名，而此時距離“太湖之光”完成研制還不到半年時間。
零距離探訪“太湖之光”
隨后《環(huán)球時報》記者被允許進(jìn)入無錫超算中心最核心的區(qū)域——“太湖之光”的機(jī)房。所有進(jìn)入機(jī)房區(qū)域的人員都必須穿上防塵鞋套，墻壁上到處貼著禁止拍照攝像的標(biāo)識。不過，據(jù)楊廣文介紹，這些都是在今年6月TOP500榜單發(fā)布之前貼出來的，因?yàn)楫?dāng)時“太湖之光”還處于嚴(yán)格保密階段，6月20日機(jī)器發(fā)布后，整個無錫超算中心無論對于國內(nèi)外同行，還是有意合作的應(yīng)用方，都抱著一種開放的態(tài)度。記者在整個采訪過程中也深刻體會到這一點(diǎn)，記者采訪時，還遇到廣州番禺區(qū)的代表正在進(jìn)行參觀，據(jù)介紹，“天河二號”所在的廣州超算中心就位于番禺區(qū)。記者還目睹了好幾撥外國的專家與相關(guān)企業(yè)到這里尋求合作。
在機(jī)房外面，以實(shí)物形式展示了“太湖之光”采用的申威眾核處理器，單個處理器看起來非常小巧，大概就是一個相機(jī)SD存儲卡那么大，但它所蘊(yùn)藏的運(yùn)算潛力以及全部國產(chǎn)的技術(shù)含金量，不亞于一塊鉆石，而正是這一個個小鉆石排列在一起構(gòu)成了“太湖之光”峰值運(yùn)算速度每秒12.54億億次、持續(xù)計算速度每秒9.3億億次的全球最強(qiáng)運(yùn)算能力。走進(jìn)機(jī)房內(nèi)部，首先映入《環(huán)球時報》記者眼簾的是三組巨大的機(jī)柜，中間一組機(jī)柜的正面用中文寫著巨大的神威太湖之光，在每個機(jī)艙上也用中文與拼音寫著這一名字。而在機(jī)箱的上部邊緣還有著不斷閃爍的LED光條，這些光條總體上是藍(lán)色的，但每隔幾秒會出現(xiàn)紅色、綠色或者黃色光條的快速律動?！董h(huán)球時報》記者提出“這些光條顏色的變化是代表超算的運(yùn)算狀態(tài)嗎？”，楊廣文表示，這和超算的運(yùn)算狀態(tài)完全沒有關(guān)系，只是為了展示一種比較神秘的科技感效果。
據(jù)楊廣文介紹，該機(jī)房的面積約1000平方米，三組機(jī)柜是以0、1、0的順序擺放，其中兩個“0”是由每組20個機(jī)艙組成的運(yùn)算設(shè)備，中間的“1”是由8個機(jī)艙構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(用來實(shí)現(xiàn)處理單元的互聯(lián)互通)，一共加起來是48個機(jī)艙。記者提出，機(jī)柜之所以以“0、1、0”的順序擺放是不是因?yàn)橛嬎銠C(jī)的代碼就是由0和1組成的，楊廣文說，主要是這方面的考慮，當(dāng)然也同時考慮空間的充分利用和布局的整體效果。
工作人員隨機(jī)打開一個機(jī)艙，看起來很像一個寬體式家用雙開門冰箱，而里面排列著密密麻麻的運(yùn)算單元則很像抽拉式檔案柜。據(jù)介紹，每個機(jī)艙里面有4組超節(jié)點(diǎn)，每組超節(jié)點(diǎn)有32塊運(yùn)算插件板，每個插件板上有8個CPU，而這8個CPU的運(yùn)算能力就可以達(dá)到每秒25萬億以上，所以一個機(jī)艙的運(yùn)算能力是3.2千萬億次，相當(dāng)于“神威藍(lán)光”整體運(yùn)算能力的3.2倍。記者又走到機(jī)柜的后面，看到這些運(yùn)算設(shè)備除了連接著大量網(wǎng)線外，每組運(yùn)算單元上都接著兩根水管，據(jù)介紹，這是用來冷卻運(yùn)算設(shè)備的重要組成部分，而這一水冷技術(shù)是“神威系列”超算的一大特點(diǎn)，它可以充分保證對高速運(yùn)轉(zhuǎn)芯片的降溫效果，這一技術(shù)對于未來中國研制下一代百億億次級超算也將帶來巨大的幫助，因?yàn)榘賰|億次級超算高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量可以通過這種方式很好地降溫。
那這么強(qiáng)大的運(yùn)算機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)起來是不是噪音很大呢？記者在一進(jìn)入機(jī)房就聽到一種不太吵人的嗡嗡聲，記者以為這是超算運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音，不過工作人員向記者介紹，這其實(shí)是環(huán)境空調(diào)出風(fēng)的聲音，超算本身基本不產(chǎn)生噪音。記者在貼近機(jī)柜時，確實(shí)基本聽不到機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音，只有水冷設(shè)備工作時非常輕微的流水聲。
中國造“太湖之光”只為拿世界第一？
中國超算的發(fā)展長久以來一直受到關(guān)注，但外界對于這個很燒錢的戰(zhàn)略項目也有不少質(zhì)疑，其中很重要的一個依據(jù)就是中國花大價錢造出了全球性能最好的超算，但在應(yīng)用方面卻“吃不飽”，甚至有用“十車道高速路上跑著很少的車輛”來形容中國超算性能與應(yīng)用水平之間的關(guān)系。對此楊廣文認(rèn)為，在21世紀(jì)頭幾年，中國的超算應(yīng)用能力確實(shí)比較弱，但在2005年之后，則進(jìn)入一個快速成長期，主要是因?yàn)槌阍絹碓绞艿娇蒲袉挝慌c產(chǎn)業(yè)的重視，從事超算的人才也越來越多。而國家“十一五”布局的那幾臺機(jī)器出來之后，中國超算的應(yīng)用水平得到了極大的提升。目前中國的有些超算可能處于“吃不飽”的狀態(tài)，但這可能是與中國超算的運(yùn)營思路有關(guān)，國內(nèi)的發(fā)展趨勢是機(jī)器牽引著應(yīng)用走。這就要看國家是基于什么來考慮發(fā)展超算了，如果是想要讓國家的重點(diǎn)基礎(chǔ)研究、核心裝備研發(fā)甚至產(chǎn)業(yè)發(fā)展都用上超算，那超算的需求是無止境的。所以只要是根據(jù)國家的這種戰(zhàn)略需求來發(fā)展，就完全不用擔(dān)心“太湖之光”跑不滿。
據(jù)楊廣文介紹，按照目前的統(tǒng)計，“太湖之光”半年來的利用率已經(jīng)超過50%，目前已經(jīng)累計擁有超過50多項應(yīng)用，比6月獲得世界冠軍時又增加了10多項，目前有一些重大項目正在“太湖之光”上進(jìn)行全機(jī)測試，比如獲得了“戈登貝爾”獎的三大應(yīng)用，還有一些應(yīng)用目前正在“太湖之光”上一邊進(jìn)行小規(guī)模測試，一邊排隊等待更大規(guī)模應(yīng)用的檔期。目前，包括國家氣象局等多個國家專業(yè)機(jī)構(gòu)與研究院所都在“太湖之光”上開展應(yīng)用研究，并進(jìn)一步與無錫超算中心尋求全面合作，因此我們完全不擔(dān)心“太湖之光”跑不滿，因?yàn)楝F(xiàn)在已經(jīng)有不少應(yīng)用方開始排隊了。目前最核心的問題不是如何讓它跑滿，而是如何把它用好，可以多出重量級的成果。此外，需要考慮在擁有大量科研用戶的同時，如何能夠培養(yǎng)更多有意愿長期合作且需求旺盛的產(chǎn)業(yè)界用戶。
對于“太湖之光”正在開展或未來將有哪些重大應(yīng)用項目的提問，楊廣文表示，科研用戶都有自己的應(yīng)用軟件，所以依托“太湖之光”強(qiáng)大的運(yùn)算能力開展研究，完全沒有問題。除此之外，這些運(yùn)算能力如何為江蘇省這個制造大省帶來幫助也是他們正在考慮的一個重要應(yīng)用方向。國家提出“中國制造2025”計劃，而江蘇的蘇南制造對于國家的制造業(yè)轉(zhuǎn)型具有風(fēng)向標(biāo)式的意義，我們也希望能更好地支持當(dāng)?shù)刂圃鞓I(yè)的發(fā)展，將無錫超算中心建成江蘇省一個產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新中心。他表示，目前，中國制造業(yè)有一個很大的問題就是大部分應(yīng)用軟件都是國外的商用軟件，而在這方面無錫超算中心也在布局，同時還在汽車制造業(yè)、船舶制造、新藥研發(fā)等方面開展研究?！董h(huán)球時報》記者在無錫超算的應(yīng)用成果展示區(qū)看到，中國航空、航天的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)目前正與無錫超算合作進(jìn)行C919大飛機(jī)多種飛行狀態(tài)的模擬，天宮系列航天飛行器的飛行狀態(tài)模擬。山東的一家公司還在利用“太湖之光”的超強(qiáng)能力進(jìn)行動漫制作，據(jù)介紹，這樣不僅可以制作出更加逼真的動漫渲染效果，而且可以大幅縮短制作周期。未來很有可能會看到依托“太湖之光”運(yùn)算能力制作出的國產(chǎn)動畫大片。
楊廣文還還介紹了他們快速提升超算應(yīng)用水平的兩大經(jīng)驗(yàn)。他說，如果能夠在超算研制初期就開始布局應(yīng)用，將大大提高應(yīng)用水平，“太湖之光”之所以在這么短的時間內(nèi)，就能有目前這么高的利用率，就是因?yàn)椴捎昧诉@樣的操作模式。“我們在機(jī)器研制過程中就充分與應(yīng)用方進(jìn)行互動，充分考慮他們的需求，在設(shè)備組裝過程中，則是每增加一個機(jī)柜，都使用應(yīng)用課題進(jìn)行系統(tǒng)的功能與性能測試，穩(wěn)定后直接提供應(yīng)用使用，而不是全部組裝完成之后才開始應(yīng)用。”他認(rèn)為，設(shè)備研制的同時就布局應(yīng)用可能是未來中國超算發(fā)展的一個很重要的經(jīng)驗(yàn)。而超算是一個交叉性很強(qiáng)的學(xué)科，需要一大批多領(lǐng)域?qū)＜壹性谝黄鸸餐邪l(fā)，但如果全靠超算中心自己來招聘人才將是難以承受的。所以無錫超算中心正在運(yùn)作一種全新的機(jī)制：與應(yīng)用部門共同成立專題聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，比如流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、新藥研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、汽車碰撞實(shí)驗(yàn)室等。而聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的主任由應(yīng)用方的學(xué)科帶頭人來擔(dān)當(dāng)，就是要讓相關(guān)領(lǐng)域最強(qiáng)的專家來引領(lǐng)這一聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的工作，而無錫超算中心則利用全球最強(qiáng)的運(yùn)算能力為他們提供支持，并指導(dǎo)與協(xié)助進(jìn)行程續(xù)移植，自主研發(fā)大型并行應(yīng)用軟件。此外，還可以與有需求的企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)應(yīng)用軟件。這樣超算中心不用招聘那么多的應(yīng)用人才，而是需求方帶著他們自己的應(yīng)用軟件與研究團(tuán)隊到無錫超算中心一起工作，這就好像一個個項目組的概念。
今年長江中下游的洪澇災(zāi)害很嚴(yán)重，北京前不久也發(fā)生了嚴(yán)重的暴雨，那“太湖之光”在天氣預(yù)報與災(zāi)害預(yù)警方面有些什么應(yīng)用前景嗎？楊廣文介紹，這是目前正在進(jìn)行的非常重要的應(yīng)用方向，目前無錫超算中心和清華大學(xué)正在合作研制全球最大的地球系統(tǒng)數(shù)值模擬器，從全球角度研究氣候變化，為防災(zāi)減災(zāi)、霧霾治理以及國際氣候談判提供數(shù)據(jù)支撐，目前在“太湖之光”計算能力的支持下，實(shí)現(xiàn)了全球10公里的地球系統(tǒng)數(shù)值模擬。雖然無錫超算中心目前沒有直接參與今年的災(zāi)害預(yù)警，但未來這方面將是研究與應(yīng)用的重點(diǎn)。災(zāi)害預(yù)警方面將與國家氣象、環(huán)保部門合作，而且空氣質(zhì)量監(jiān)測方面的研究也正在進(jìn)行。“我們不僅提供機(jī)器，還會邀請國內(nèi)相關(guān)專業(yè)的專家一起來進(jìn)行研究，比如氣象、海洋等等，基于這些研究成果，還會開發(fā)一些應(yīng)用系統(tǒng)，比如糧食預(yù)警，可利用“太湖之光”預(yù)測未來洪澇或者旱情對糧食產(chǎn)量的影響”。楊廣文介紹稱。
楊廣文表示，隨著國家對于海洋權(quán)益的關(guān)注，這方面的研究也是未來無錫超算中心的一大重點(diǎn)方向。目前主要是和國家海洋局合作的高分辨率海浪數(shù)值模擬，這個項目也是今年入圍“戈登貝爾”獎的三個項目之一，關(guān)注點(diǎn)是對全球海浪變化規(guī)律的研究，對于中國周邊的重點(diǎn)海域也會有針對地進(jìn)行研究。據(jù)他介紹，還有一系列近海預(yù)報等應(yīng)用也在“太湖之光”上運(yùn)行，總體而言，國家海洋口在無錫超算已經(jīng)有了布局，目前的相關(guān)合作單位有國家海洋局、國家氣象局以及海洋大學(xué)等?，F(xiàn)在合作的海洋單位的相關(guān)研究已經(jīng)應(yīng)用在中國相關(guān)海域的具體實(shí)踐中了。據(jù)他介紹，“太湖之光”還有可能會應(yīng)用于代表未來“黑科技”發(fā)展方向的研究領(lǐng)域，比如“人造小太陽”，也就是核聚變發(fā)電的相關(guān)理論與實(shí)驗(yàn)方面的模擬。