超級(jí)計(jì)算機(jī)天河一號(hào)誕生記：攻堅(jiān)克難打造國(guó)之重器
發(fā)布時(shí)間：2017-02-17 14:54
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“坐地日行八萬(wàn)里，巡天遙看一千河。”作為我國(guó)首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，“天河一號(hào)”在問(wèn)鼎世界超算之最后并沒(méi)有停下腳步，將產(chǎn)學(xué)研結(jié)合樹(shù)立為新方向，成為多個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
如今，依托“天河一號(hào)”班底，新一代國(guó)產(chǎn)百億億次超算“天河三號(hào)”的研制已經(jīng)啟航。
“無(wú)限風(fēng)光在險(xiǎn)峰”：自主創(chuàng)新問(wèn)鼎世界高峰
國(guó)家超算天津中心主任劉光明說(shuō)，作為世界上曾經(jīng)運(yùn)算速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，“天河一號(hào)”最突出的特點(diǎn)在于其超強(qiáng)的運(yùn)算能力，持續(xù)速度每秒2570萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算、峰值速度4700萬(wàn)億次?！疤旌右惶?hào)”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。更難能可貴的是，它在諸多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了創(chuàng)新突破，叫響了“中國(guó)創(chuàng)造”的品牌。
“天河一號(hào)”在國(guó)內(nèi)首次創(chuàng)新性地采用了異構(gòu)體系架構(gòu)。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(shù)，這是中國(guó)科學(xué)家對(duì)世界超算技術(shù)的重要貢獻(xiàn)，引領(lǐng)了超算技術(shù)的潮流。
由中國(guó)自主研制的超算高速互聯(lián)通信系統(tǒng)也是其優(yōu)勢(shì)所在。劉光明介紹，“天河一號(hào)”內(nèi)數(shù)萬(wàn)個(gè)CPU和GPU通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交換，相當(dāng)于編織起了龐大、高效的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)的通信能力是當(dāng)時(shí)美國(guó)主流商業(yè)芯片的兩倍。
還有兩項(xiàng)創(chuàng)新分別來(lái)自硬件和軟件領(lǐng)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(xiàng)創(chuàng)新均出自國(guó)防科技大學(xué)。
“待到山花爛漫時(shí)”：攻堅(jiān)克難打造國(guó)之重器
超級(jí)計(jì)算機(jī)是世界高端信息技術(shù)領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，也是體現(xiàn)科技競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志?！疤旌右惶?hào)”的出現(xiàn)，打破了國(guó)外在高性能計(jì)算核心領(lǐng)域的技術(shù)封鎖和限制政策，為解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、科技等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問(wèn)題提供了重要手段。
“天河一號(hào)”系統(tǒng)在2010年第36屆世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜上名列榜首?！斑@一刻，中國(guó)人等了20多年！”回首往事，劉光明至今激動(dòng)不已。
他說(shuō)，2010年受邀參加在美國(guó)新奧爾良舉行的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜正式公布和頒獎(jiǎng)儀式時(shí)，有外國(guó)人曾對(duì)中國(guó)產(chǎn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)摘取世界桂冠感到非常驚訝，而這一席位過(guò)去幾乎都被美國(guó)所占據(jù)。
讓劉光明更為揚(yáng)眉吐氣的是，當(dāng)中國(guó)研制的“神威太湖之光”“天河二號(hào)”接踵登頂世界超算高峰時(shí)，國(guó)外科學(xué)界已經(jīng)習(xí)以為常。
基于“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)的自主核心技術(shù)的國(guó)際影響，歐盟主動(dòng)與天津超算中心開(kāi)展了高性能計(jì)算技術(shù)的項(xiàng)目合作，共同研討未來(lái)超級(jí)計(jì)算機(jī)及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，為下一代超級(jí)計(jì)算技術(shù)研發(fā)提供指導(dǎo)。
劉光明指出，超算的核心技術(shù)是高端信息技術(shù)的制高點(diǎn)，它包括了CPU設(shè)計(jì)、超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)等，是一項(xiàng)牽牛鼻子的科研工作，可帶動(dòng)高端信息技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新以及其他學(xué)科研究的全面快速和持續(xù)發(fā)展。
“風(fēng)物長(zhǎng)宜放眼量”：廣泛應(yīng)用再譜超算新章
“天河一號(hào)”成為目前世界上獲得廣泛應(yīng)用的超級(jí)計(jì)算機(jī)，國(guó)外超算應(yīng)用往往只針對(duì)某幾個(gè)領(lǐng)域，“天河一號(hào)”則覆蓋了高性能計(jì)算的各個(gè)領(lǐng)域，包括石油物探、基因測(cè)序、裝備制造等，力求在產(chǎn)學(xué)研結(jié)合中，讓國(guó)之重器成為服務(wù)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國(guó)之利器。
目前，“天河一號(hào)”已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)行，每天運(yùn)行的計(jì)算任務(wù)超過(guò)1400個(gè)，每天有千余個(gè)科研團(tuán)隊(duì)借助天河一號(hào)開(kāi)展科研工作。經(jīng)過(guò)多年努力，“天河一號(hào)”實(shí)現(xiàn)了支撐國(guó)家重大科技項(xiàng)目與商業(yè)化應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，對(duì)外服務(wù)主要聚焦在了“算天、算地、算人”上：
——“算天”：計(jì)算分析大型飛機(jī)外形的空氣動(dòng)力特性；研究全球氣候變化，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)氣象；對(duì)天體的演變進(jìn)行建模和理論試驗(yàn)。
——“算地”：研發(fā)我國(guó)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(guò)去的30天提高到16小時(shí)。
——“算人”：中心與華大基因合作，破解人類“基因組學(xué)”研究中面臨的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的技術(shù)瓶頸；軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、上海藥物所等用它開(kāi)展糖尿病、癲癇等新型治療藥物的研發(fā)。
劉光明說(shuō)，“十三五”期間，中心計(jì)劃研制中國(guó)新一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)。該中心同國(guó)防科技大學(xué)聯(lián)合開(kāi)展的我國(guó)新一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)樣機(jī)研制工作已經(jīng)啟動(dòng)，預(yù)計(jì)今年底至2018年初完成。根據(jù)規(guī)劃，它的浮點(diǎn)計(jì)算處理能力將達(dá)到10的18次方，是現(xiàn)在“天河一號(hào)”超算的200倍。