“‘天河’新一代百億億次(E級(jí))超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)啟動(dòng)研制建設(shè)。”這是7月6日在天津舉行的“紀(jì)念中國(guó)超算四十年暨國(guó)家超算天津中心成立十周年”大會(huì)上對(duì)外公布的消息。
在世界上最快超級(jí)計(jì)算機(jī)的爭(zhēng)奪戰(zhàn)中,E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)是各國(guó)新一代超算角逐的焦點(diǎn)。即將問(wèn)世的“天河”新一代E級(jí)計(jì)算機(jī)將向世界冠軍寶座發(fā)起沖擊。
中國(guó)超算已走過(guò)四十年,人工智能、大數(shù)據(jù)時(shí)代接踵而來(lái),中國(guó)超算發(fā)展將何去何從?此次大會(huì)吸引了超級(jí)計(jì)算、人工智能等前沿信息技術(shù)領(lǐng)域的著名專(zhuān)家學(xué)者,以及政府、資本、科研等多領(lǐng)域的代表共聚一堂,為中國(guó)超算發(fā)展與高性能計(jì)算應(yīng)用出謀劃策。
中國(guó)建成6個(gè)國(guó)家級(jí)超算中心 13次拿下世界第一
超級(jí)計(jì)算機(jī)體現(xiàn)著一國(guó)在全球信息技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中的強(qiáng)國(guó)地位,是支撐綜合國(guó)力提升的國(guó)之重器。
時(shí)至今日,中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制、創(chuàng)新、應(yīng)用發(fā)展,經(jīng)歷了從無(wú)到有、從跟跑到領(lǐng)先的四十年“超常速”發(fā)展。
1978年,中國(guó)啟動(dòng)首臺(tái)巨型機(jī)“銀河-I”研制;2010年,“天河一號(hào)”首次摘下全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單第一名。
近十年來(lái),天津、深圳、濟(jì)南、長(zhǎng)沙、廣州和無(wú)錫6家國(guó)家級(jí)超算中心相繼落成。“天河一號(hào)”、“神威藍(lán)光”、曙光“星云”、“天河二號(hào)”、“太湖之光”等超級(jí)計(jì)算機(jī)先后登上世界頂級(jí)超算陣容。如今,中國(guó)已成為世界上超級(jí)計(jì)算機(jī)數(shù)量最多的國(guó)家。
國(guó)家超算天津中心主任劉光明說(shuō):“中國(guó)累計(jì)拿了13次世界第一,超算已經(jīng)成了除高鐵、航天之外,中國(guó)向世界展示的第三張名片。”
紀(jì)念大會(huì)現(xiàn)場(chǎng),很多親歷了中國(guó)超算事業(yè)發(fā)展歷程的專(zhuān)家學(xué)者,回首四十年篳路藍(lán)縷,感慨萬(wàn)千。
上世紀(jì)70年代,自超級(jí)計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái),國(guó)際上對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)的需求激增,中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)、航空航天、核爆模擬、石油地震勘探等重大創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域利用超級(jí)計(jì)算機(jī)不斷取得突破。而當(dāng)時(shí),國(guó)際上對(duì)我國(guó)也開(kāi)始技術(shù)封鎖。
1978年,我國(guó)啟動(dòng)巨型計(jì)算機(jī)研制工程,由于當(dāng)時(shí)技術(shù)基礎(chǔ)、生產(chǎn)工藝等都與先進(jìn)國(guó)家存在巨大差距,要把計(jì)算速度提升到每秒一億次,困難重重。時(shí)任國(guó)防科大計(jì)算機(jī)研究所所長(zhǎng)的慈云桂當(dāng)時(shí)已滿(mǎn)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(jī)搞出來(lái)!”
五年后,研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破關(guān)鍵技術(shù)、完成整體設(shè)計(jì),把整機(jī)系統(tǒng)的250萬(wàn)個(gè)焊點(diǎn)一個(gè)個(gè)焊起來(lái),“銀河-Ⅰ”巨型計(jì)算機(jī)最終研制成功,中國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)能研制億次巨型機(jī)的國(guó)家。
算天、算地、算人 擺脫“中看不中用”的偏見(jiàn)
如今在國(guó)防建設(shè)、科技創(chuàng)新、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等各個(gè)方面,都少不了超算這個(gè)“超級(jí)大腦”的強(qiáng)大支撐。
剛剛過(guò)去的10年,中國(guó)超級(jí)計(jì)算闖出了一條技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用創(chuàng)新深度融合的新路。劉光明說(shuō),中國(guó)超算一直做的是“頂天立地”的事,“頂天”是為科學(xué)研究服務(wù),提升國(guó)家科技創(chuàng)新能力;“立地”是為產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù),促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展。
“天河一號(hào)”取得世界第一突破之后,中國(guó)超級(jí)計(jì)算進(jìn)入國(guó)際領(lǐng)先的行列,隨后圍繞超級(jí)計(jì)算開(kāi)展了一系列核心技術(shù)突破,形成了高性能計(jì)算芯片、高速互聯(lián)、操作系統(tǒng)等健全自主可控產(chǎn)業(yè)鏈,也迎來(lái)了“曙光”“浪潮”等中國(guó)高性能服務(wù)器和計(jì)算系統(tǒng)市場(chǎng)發(fā)展的黃金十年。
如今超級(jí)計(jì)算成為能“算天”“算地”“算人”的“國(guó)之重器”,驅(qū)動(dòng)重大科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。從航空航天數(shù)值風(fēng)洞、數(shù)值氣象預(yù)報(bào)、宇宙演化模擬,到海洋動(dòng)力學(xué)計(jì)算、石油地震勘探處理,再到高通量虛擬藥物設(shè)計(jì)、大規(guī)?;驍?shù)據(jù)處理以及工程數(shù)值仿真、高端裝備設(shè)計(jì)等,超算支撐了一大批依托高性能計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的國(guó)際前沿技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域,顯著提升了我國(guó)在國(guó)際上的技術(shù)地位和影響力。
“天河一號(hào)”從2010年11月世界超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排名第一到現(xiàn)在,已經(jīng)運(yùn)行9年,成為國(guó)際同類(lèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行和滿(mǎn)負(fù)荷應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)的系統(tǒng)。天津市委常委、濱海新區(qū)書(shū)記張玉卓說(shuō),天津?yàn)I海新區(qū)依托超級(jí)計(jì)算已經(jīng)逐步建立起完善的自主信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈,推動(dòng)和引領(lǐng)智能創(chuàng)新、智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
“這表明了中國(guó)研制的超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)扎實(shí)是實(shí)用、好用的。”劉光明說(shuō),這也打破了國(guó)內(nèi)外關(guān)于中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“中看不中用”的偏見(jiàn)。
科技部高新司副司長(zhǎng)梅建平表示,下一步將從全國(guó)一盤(pán)棋的角度來(lái)設(shè)計(jì)和整體布局,支持在重點(diǎn)區(qū)域建設(shè)國(guó)家級(jí)超算中心,讓超算中心相連接,成為真正的國(guó)家超算網(wǎng)絡(luò),形成全國(guó)超算資源共享的新格局。
要改變“重硬輕軟”的思維 讓老百姓切身感到實(shí)惠
百億億次超算是眼下各國(guó)激烈爭(zhēng)奪的一個(gè)里程碑。目前,中國(guó)、美國(guó)、歐盟、日本都宣布了相應(yīng)的研發(fā)計(jì)劃。
E級(jí)計(jì)算到底有多快?“天河一號(hào)”的峰值運(yùn)算速度為每秒4700萬(wàn)億次,它運(yùn)算1小時(shí),相當(dāng)于全國(guó)13億人同時(shí)計(jì)算340年以上。E級(jí)超算的計(jì)算速度是“天河一號(hào)”的200倍,它運(yùn)算1小時(shí),相當(dāng)于全國(guó)13億人民同時(shí)計(jì)算7萬(wàn)年以上。
當(dāng)前,我國(guó)已經(jīng)啟動(dòng)了百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研制工作,開(kāi)始全面進(jìn)入E級(jí)超級(jí)計(jì)算時(shí)代。在國(guó)防科技大學(xué)和國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心等團(tuán)隊(duì)合作下,“天河三號(hào)”E級(jí)原型機(jī)歷經(jīng)兩年多的持續(xù)研發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),于2018年7月研制成功并通過(guò)項(xiàng)目課題驗(yàn)收。緊隨“天河三號(hào)”原型機(jī),神威、曙光的百億億次原型機(jī)系統(tǒng)也相繼發(fā)布。
國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心主任劉光明介紹,“天河三號(hào)”E級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了四大自主創(chuàng)新,即3款芯片——“邁創(chuàng)”眾核處理器(Matrix-2000+)、互連接口芯片、路由器芯片;4類(lèi)計(jì)算、存儲(chǔ)和服務(wù)節(jié)點(diǎn),10余種PCB電路板;新型的計(jì)算處理、高速互連、并行存儲(chǔ)、服務(wù)處理、監(jiān)控診斷、基礎(chǔ)架構(gòu)等硬件分系統(tǒng);系統(tǒng)操作、并行開(kāi)發(fā)、應(yīng)用支撐和綜合管理等軟件分系統(tǒng)。
“天河三號(hào)”原型機(jī)系統(tǒng)研制成功后,國(guó)家超算天津中心隨即啟動(dòng)了大規(guī)模的計(jì)算應(yīng)用測(cè)試。國(guó)家超算天津中心應(yīng)用研發(fā)部部長(zhǎng)孟祥飛介紹,測(cè)試涉及國(guó)家12個(gè)重大創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)領(lǐng)域、數(shù)十個(gè)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。
力學(xué)所、物理所、大氣所、計(jì)算所等中科院旗下院所以及中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心、北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所、清華大學(xué)、西安交大等30余家合作單位紛紛利用原型機(jī)開(kāi)展了一系列大規(guī)模并行應(yīng)用測(cè)試,涉及大飛機(jī)、航天器、新型發(fā)動(dòng)機(jī)、新型反應(yīng)堆、電磁仿真等領(lǐng)域50余款自主研發(fā)高性能軟件和大型開(kāi)源軟件。
測(cè)試驗(yàn)證,“天河三號(hào)”原型機(jī)的運(yùn)算能力超強(qiáng),僅6個(gè)機(jī)柜就達(dá)到“天河一號(hào)”120個(gè)機(jī)柜相當(dāng)?shù)挠?jì)算能力。
下一步國(guó)家超算天津中心將依托“天河一號(hào)”和研制中的“天河三號(hào)”百億億次超級(jí)平臺(tái),打造超級(jí)計(jì)算、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)五大融合平臺(tái),為國(guó)家科技創(chuàng)新服務(wù),為新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。
面對(duì)風(fēng)起云涌的大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù),超級(jí)計(jì)算特別是E級(jí)計(jì)算如何創(chuàng)新引領(lǐng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí),是許多研究者關(guān)心的話(huà)題。
國(guó)家超算濟(jì)南中心主任張?jiān)迫岬疆?dāng)前中國(guó)超算普遍遇到的一些瓶頸問(wèn)題。首先是我國(guó)應(yīng)用領(lǐng)域與軟件研發(fā)存在脫軌現(xiàn)象。在超算應(yīng)用比較多的制造業(yè)和基礎(chǔ)科研等關(guān)鍵領(lǐng)域,大部分商業(yè)應(yīng)用軟件都被國(guó)外壟斷,“我國(guó)不僅支出巨額軟件采購(gòu)費(fèi)用,軟件升級(jí)還受制于人。”與此同時(shí),我國(guó)超算應(yīng)用軟件研發(fā)人員相對(duì)匱乏。
他建議,首先要將我國(guó)超算發(fā)展模式從超算機(jī)器性能拉動(dòng),向應(yīng)用需求拉動(dòng)轉(zhuǎn)變。同時(shí)要轉(zhuǎn)變“重硬輕軟”的思維,持續(xù)穩(wěn)定支持超算應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)。此外,要重視人才激勵(lì)機(jī)制和培養(yǎng)機(jī)制。
中國(guó)青年報(bào)·中國(guó)青年網(wǎng)記者 胡春艷 來(lái)源:中國(guó)青年報(bào)