前不久，一個被命名為π的超級計算機在上海交通大學正式上線運行，并宣布將支持“人造太陽”的慣性約束核聚變項目，幫助人類早日解決可持續(xù)清潔能源問題。這臺超級計算機由浪潮為上海交通大學設計構建，系統(tǒng)峰值性能達到263萬億次，被稱為是國內(nèi)高校性能最強的超級計算機。
慣性約束核聚變是將能產(chǎn)生聚變能源的氘、氚兩種粒子壓縮到僅有同質(zhì)量液體體積的千分之一、約束到跟花生米大小相近的一個核心裝置中，然后在其沒有飛散開的納秒時間內(nèi)被加熱到一億度的高溫，才能產(chǎn)生“人造太陽”科學工程所需的聚變能。如此極端的反應，現(xiàn)有的實驗探測手段很難深入到聚變?nèi)剂蟽?nèi)部進行測量。而利用超級計算機模擬，可以分步地對各個過程進行模擬，研究其中的物理細節(jié)，大大有利于對實驗裝置的設計和對實驗結(jié)果進行分析、理解。
上海交通大學激光等離子體教育部重點實驗室是上海交通大學進行“人造太陽”可控核聚變項目的主要成員之一，在激光技術、靶物理實驗和診斷、聚變相關理論和模擬研究方面一直發(fā)揮著重要作用。該實驗室特別研究員陳民介紹，模擬核聚變對超級計算機的計算性能要求極高，他對目前的階段性成果保密，所以我們無法知道π目前可以模擬的粒子數(shù)量規(guī)模，但據(jù)美國橡樹嶺國家實驗室2008年的一項報告顯示，它們使用了超過10萬的處理器核，模擬的粒子數(shù)目接近300億，而2012年天河1A的報告也顯示他們采用近5萬個核，模擬的粒子數(shù)達到350億，但盡管如此，還不能達到“人造太陽”科學工程的要求。
我們無法得知π超級計算機可以支撐“人造太陽”慣性約束核聚變項目的具體原因，但就π系統(tǒng)公布出的技術特點，獨特的系統(tǒng)架構和易用性可能是關鍵之一。π超級計算機采用了獨創(chuàng)性的CPU+GPU+MIC系統(tǒng)架構，由332個計算節(jié)點、20個胖節(jié)點和55個加速器節(jié)點組成，胖節(jié)點的完美運用可以大大提高系統(tǒng)運算效率。浪潮集團高性能服務器產(chǎn)品總經(jīng)理劉軍介紹：“國際學術界認為，將CPU、GPU和MIC這三種處理器的優(yōu)勢融為一體的技術，是將人類現(xiàn)有計算力(千萬億次)提高一千倍(百億億次)的最有可能的一種技術途徑?！鄙虾＝煌ù髮W超級計算機中心副主任林新華介紹：“據(jù)我了解，π超級計算機是國際上第一個采用這種獨特架構的超級計算機，我們當初跟浪潮采取了這樣的系統(tǒng)架構也是想多探索一些可以提高計算力的方法”。
π超級計算機作為上海交通大學的校級服務平臺，不僅支持“人造太陽”慣性約束核聚變一個項目。為滿足上海交通大學眾多實驗和教學需求，π在設計構建時采用計算網(wǎng)絡、管理網(wǎng)絡和硬件獨立管理網(wǎng)絡分開的網(wǎng)絡配置，大大提高了系統(tǒng)運行效率，同時采用浪潮天梭Clustre Engine高性能計算管理平臺，將作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)、應用軟件特征分析工具、監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一整合，提高了業(yè)務管理效率。同時，π超級計算機低功率也是系統(tǒng)亮點之一，它采用先進的水冷技術，每個連接控制單元擁有超過3000瓦的冷卻能力，整體系統(tǒng)電源使用效率低于1.38。
π超級計算機獨特的系統(tǒng)架構和易用性滿足了上海交通大學品種繁多的應用需求，上海交通大學超級計算機中心主任顧一眾介紹：“π系統(tǒng)的使用率高達70%-80%,在7月-9月僅僅2個月的試運行期間，π就運行了16552個作業(yè)，提供了8百多萬小時的服務，個別作業(yè)甚至使用了5000個CPU?！?/P>
包括“人造太陽”在內(nèi)的諸多科學夢想都需通過超級計算機來進行模擬，在實現(xiàn)這些人類夢想的道路上，需要更高性能和更易用的超級計算機。π現(xiàn)在也許還不能實現(xiàn)“人造太陽”這一科學夢想，但它獨特的系統(tǒng)架構、易用的管理網(wǎng)絡、高效的冷卻系統(tǒng)無疑可以先制作出一個個的“人造小太陽”為人類點燃希望之光，同時為日后更高性能超級計算機的研制提供參考依據(jù)。