国产十亿亿次超级计算机

　　超级计算机代表了最强计算力，它反映了一个国家科技综合实力，被誉为国家科学发展的基石。经过20多年的发展，我国超级计算机技术已经位于世界前列。超级计算机究竟能做什么呢？

　　2018年7月5日，泰国当地时间下午5点45分左右，在泰国南部普吉府，两艘载有127名中国游客的游船在返航普吉岛途中，突遇特大暴风雨，分别在珊瑚岛和梅通岛发生倾覆。

　　中国游客共75人获救，47人不幸遇难，事故发生后第三天，一份详细的出事海域搜救海况信息，从国家海洋局第一研究所发送到泰国前方救援指挥部手中，为前方救援部署提供了准确可靠的科学依据。

　　△国家海洋局第一海洋研究所副所长乔光利

　　从7月7日起，国家海洋局第一研究所每天早上8点前，都会将一份详尽的搜救信息准时发送到泰方搜救指挥部，在信息的指引下搜救队找到了一个又一个失联人员。

　　之所以国家海洋局第一研究所，有能力第一时间提供给泰方精准的海况数据，得益于自主原创建立的“浪潮流耦合模式”，该模式把海浪、潮浪、环流等原来习惯于单独研究的数据全部整合起来一并研究，预报精度才得以大幅提升。这种新模式已经被欧美数个海洋科技发达国家所采用，但耦合起来产生的数据量是惊人的，想采用耦合研究模式的前提是必须拥有强大的超级计算机。

　　△“天河二号”超级计算机

　　大小超算系统的结合使用成为了海洋一所科研应用的新常态，已经成为了海洋一所科研不可或缺的利器。在试验室中利用水槽来人工造浪，来精确模拟和控制海浪的大小，将获得的数据找到规律，用于海浪模式的验证和演算。

　　“神威·太湖之光”超级计算机连续四年问鼎全球榜首

　　从沉船事故的紧急救援，到风电场选址建设，超级计算机立下了汗马功劳。超级计算机到底长什么样？为什么会有如此强大的运算能力呢？

　　2016年6月，由中国国家并行计算机工程技术研究中心研制的，世界首台峰值运算性能超过每秒十亿亿次的超级计算机——“神威·太湖之光”就诞生在国家超级计算无锡中心。在过去的两年里它连续4次问鼎了全球超级计算机榜首。

　　△国家超级计算无锡中心

　　国家超级计算无锡中心主任 杨广文：超级计算机实际上就是把众多处理器通过网络连起来，然后去解决问题。

　　“神威·太湖之光”拥有40个运算机舱，每个机舱里面有1024个核处理器，整套机器中核处理器多达40960个。

　　我国自主研发的申威26010核处理器就是太湖之光超级计算机的CPU，虽然只有5平方厘米，但里面却拥有数十亿个晶体管，集成了260个核运算中心，就是人们通常所说的拥有260核。运算速度达到每秒3万亿次，相当于我们40台普通家用电脑连接起来每秒运算的总和。而它的运算能力可以达到每秒12.5亿亿次，相当于全球72亿人要用电脑不间断地计算32年。

　　杨广文介绍说，“神威·太湖之光”采用直流供电、全机水冷等关键技术，有效解决了超高速运行芯片散热问题，并建立从处理器、部件、系统到软件与应用的全方位低功耗设计与控制体系，有效实现系统高效节能。

　　△“神威·太湖之光”采用直流供电技术

　　国家超级计算无锡中心主任 杨广文：自主研发的管理和控制系统，包括容错和节点性休眠，它长时间不干活就让它休息。

　　“神威·太湖之光”超级计算机凭借优异的性能，自2016年6月发布以来，在全球超级计算机中取得了峰值性能、持续性能、性能功耗比三项世界第一，并连续四次荣获世界超级计算机TOP500榜单第一。

　　《纽约时报》网站刊文表示，中国将开发出可以令中国超级计算机更全面、兼容性更好的芯片。

　　英国广播公司报道称，排名的逆转反映了中国在研发方面的投入增加。最近的一项研究显示，中国现在占全球超级计算机研发总支出的20％左右。

　　我国在超算领域长达20多年不断持续地投入，使我国超算自主创新能力不断提升，2012年运算速度超越美国位列世界第一，直到6年后，2018年6月美国IBM公司对外宣布，“顶点”超级计算机运算速度达到了每秒20亿亿次，超过“太湖之光”每秒12.5亿亿次一举夺得世界超级计算机头名的宝座，也是自2012后，美国首次在该领域领先中国。

　　杨广文告诉记者，我国“超算”确实是走过了一条超常规发展之路。按照国际常规，20年计算速度提高100万倍，而我们在过去20年里，“超算”运行速度提高了5000多万倍。而伴随这个发展过程，国外对超算核心部件“禁运”的阴云，始终笼罩着中国超算人，掌握自主可控的核心技术成为了几代超算人的梦想，“中国芯”、“申威26010”成了我国自主研发打破30年技术封锁的一柄利器。

　　2016、2017连续两年，“神威?太湖之光”系统开发全机应用入围“戈登?贝尔”奖提名。“戈登?贝尔”奖，是世界工程界三大最高奖项之一，被誉为“超级计算领域的诺贝尔奖”，由美国计算机协会与美国电气电子工程师协会联合颁发，每年颁发给当年在高性能计算应用领域最杰出的研究团队。“戈登?贝尔”奖设立近30年来，几乎全被美国和日本垄断，之前中国团队从未入围。

　　2016年度戈登贝尔奖的谜底，在美国盐湖城举行的国际超算大会上揭晓，中科院软件所杨超研究员，与清华大学副教授薛巍、付昊桓等人，联合北师大组成的研究团队，凭借在神威太湖之光上运行的“全球大气非静力云分辨模拟应用”，一举夺得该项锦标，实现了我国高性能计算应用成果在该奖项上零的突破。

　　由于国外超算研发时间早，应用平台成熟，在应用领域积累了丰富经验，而我国“超算”发展起步晚，对于超算系统的应用，要完全通过专业人员，使用计算机专用语言来调用超算运行，专业程度非常高，无形中提高了使用门槛。以往更多地是面向科研机构、高校在使用，许多有超算需求的中小型企业只能望而兴叹。

　　2018年7月5日，国家超级计算无锡中心研发的“太湖之光”云平台系统正式上线，可以大大降低使用“太湖之光”超级计算机的门槛，中小企业完全能够轻松地使用“太湖之光”。

　　国家超算无锡中心云平台环境部主管 赵建乔：我们做这个目的主要是在其中找一个平衡点，让懂计算机的人他们不需要关心应用的流程到底是什么样的，懂应用的人不需要关心在太湖之光上面到底是怎么算的，只要把他的要求提出来，我们给他把输出的结果算出来就可以了。

　　为了解决国产超算系统应用软件少、使用成本高这些掣肘超算应用的瓶颈问题。将原有软件进行转码开发的同时，又搭建了“太湖之光”超算云社区，将应用平台开放来调动更多客户资源共同开发软件，互惠互利促进超算软件应用发展。

　　△“神威太湖之光”高性能计算机通用云桌面系统正式上线运行

　　不仅如此“太湖之光”超算小型机，也已经研发成功，未来“太湖之光”可以根据企业机构不同使用需求来个性化定制属于自己的超级计算机。

　　与此同时，超算界的下一顶“皇冠”百亿亿次的“E级超算”争夺战也已经打响，在百亿亿级领域我国的实力不容小觑。就在美国“顶点”超级计算机研制出不久，国家超算天津中心对外展示了我国新一代百亿亿次超级计算机“天河三号”原型机，今年7月初“太湖之光”百亿亿级原型机也已经组装完成。

　　作为我国“十三五”高性能计算机课题组专家成员，杨广文介绍按照我国“十三五”重大科技专项计划，再过2到3年后，我国将完成百亿亿次超级计算的研制。此次“百亿亿级”产品研发的设计理念将进行重大调整，从原先单一的速度发展，向速度和应用并跑发展的重大改变。

　　半小时观察：科技，既要重研发 也要重推广

　　超级计算机的研制能力是衡量一个国家科技水平的重要标志，这样的高科技绝对是高大上，但高大上并不意味着不食人间烟火，科技成果如果只是挂在墙上、锁在柜中就失去了应有的价值。对科技，我们既要重研发，也要重推广。眼下，超算在国内各行各业得到了广泛、良好的应用，我们希望有更多的科技成果能够像超算这样，为经济发展、社会生活提供服务。