超级核算机： 从零起步赢得速度、使用"双优势"

本报记者 过国忠 通讯员 段 芳

未来，我国科研团队将持续环绕提高国家科技立异才能，以"威风·太湖之光"超级核算机为根底，进一步处理气候、环境、生命、资料和制作等范畴的严重科学问题，研讨高功能核算的中心技能、提高高功能核算的使用水平、培育高功能核算人才。

国家超级核算无锡中心主任

高功能超级核算机，是国际发达国家争抢的重要"制高点"，对国家安全、经济和社会展开，具有无足轻重的支撑无忧印务效果。因而加速展开超级核算机，推行超级核算机使用，关于我国科学研讨、推进科技立异和促进经济社会高质量展开含义严重。

40多年来，我国超级核算机阅历了从无到有、从跟跑到部分抢先、从要害中心技能引入到完结自主可控的困难展开进程。

勇于打破封闭，我国超算技能不再受制于人

"多年来，中、美、日等国在超级核算机范畴的比赛，实践便是科技实力与综合国力的比赛。"我国科学院核算技能研讨所研讨员张云泉说，我国几代超算人前赴后继，创造出了不得的"奇观"。到现在，银河二号、"威风·太湖之光"等国产超级核算机，在国际超级核算机大赛上，共拿下10个国际第一。

在国家超级核算无锡中心主任杨广文的回忆中，上世纪70年代，首台超级核算机面世后，国际上对超级核算机的需求陡增。发达国家在要点工业范畴，使用超级核算机取得了多方面的打破。其时，美国、日本等国在一些要害中心技能上，对我国全面封闭。

那时，我国由于没有高功能的核算机，部分石油矿产数据和资料不得不必飞机送去国外处理，不只费用贵重，并且受制于人。

其时，我国曾向某发达国家提出进口一台功能不算很高的超级核算机，对方却回复：有必要要为这台机器建一个六面不透光的"安全区"，能进入"安全区"的只能是巴黎统筹安排的作业人员。

1978年，党的十一届三中全会举办，拉开了改革开放的前奏。也便是在这一年，我国正式发动巨型核算机的研制作业。

"为什么要研制自己的巨型核算机？由于我国要搞四个现代化，不能没有巨型核算机！"杨广文告知科技日报记者，超级核算机由很多的核算节点组成，每个核算节点由一些CPU（中央处理器）组成，核算节点由高速互联网络连接起来。除此之外，整个体系还包含大规模存储体系、体系软件、使用软件和冷却体系等。因而短时间内，我国要想在超级核算机中心技能上取得严重打破、跑在国际前列，不是一件容易事。

但是，我国的科研人员并未被眼前的困难吓倒。其时，他们脑子里只要一个想法：提早造出我国人自己的巨型核算机，技能上不再受制于人。

从1978年到1983年，这5年里，承当此项使命的研制团队，没日没夜的顽强拼搏，处理了无数个根底理论、技能和制作工艺问题，霸占了数以百计的要害技能难关，创造性地提出了"双向量阵列"结构并完结全体规划，比原方案提早一年成功研制出"银河-Ⅰ"巨型核算机。

1983年12月26日，我国第一台亿次巨型核算机"银河-Ⅰ"正式经过国家技能鉴定，体系到达并超越了预订的功能指标，机器全体安稳牢靠，且经费只用了原方案的1/5。

这标志着我国成为国际上少量几个可以独立规划和研制亿次巨型核算机的国家。

面向国家需求，完结真实安全自主可控

"从2002年之后，经过15年的高速展开，我国超算完结了安全、自主、可控。"杨广文说。

近10年来，我国从根据自主可控超级核算机体系的软件与使用、服务于国家特殊需要和高新技能工业展开考虑，从头布局了超级核算机的研制作业。

"十三五"国家要点研制方案设立了"高功能核算"要点专项，在高功能核算机研制、体系软件及使用等方面给予布局支撑。其间，研制"威风·太湖之光"便是国家要点安排展开的一项严重科研使命。

2013年4月22日，江苏省人民政府正式提出在无锡市建造10亿亿次超级核算中心，得到科技部的支撑；2014年3月5日，科技部赞同"高效能核算机及使用服务环境（二期）"严重项目立项；2015年12月31日，"威风·太湖之光"超级核算机研制完结。

用相关专家的话来说，跟着"威风·太湖之光"超级核算机和"申威26010"处理器等标志性效果的呈现,打破了长期以来国产超级核算机渠道无"芯"可用的局势,奠定了安全、自主、可控的国产渠道技能根底。

记者了解到，"威风·太湖之光"超级核算机由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每台运算机柜包含4个由32块运算插件组成的超节点，每块插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又包含两块"申威26010"高功能处理器。

"一台机柜就有1024块处理器，‘威风·太湖之光’共有40960块处理器。"杨广文说。

值得一提的是，"威风·太湖之光"也是我国第一台悉数选用国产处理器构建的超级核算机。到现在，其以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度，接连4次在全球超级核算机比赛中夺冠。其间，2016年11月，"威风·太湖之光"以较大的运算速度优势再次夺得国际超算冠军，根据该超级核算机运转的高功能核算使用项目取得国际高功能核算使用范畴最高奖——"戈登贝尔"奖，成为我国高功能核算使用展开的一个里程碑式的效果。

"让根据自主可控超级核算机体系的软件与使用登上国际巅峰，做强国产软件，这是咱们超算人的寻求与愿望。"国家超级核算无锡中心研制中心主任甘霖说。

比拼使用水平，让大机器发挥出大效果

"超级核算机为处理工程和科学中的严重难题而生。"国家超级核算无锡中心副主任付昊桓说，衡量超级核算机的价值，不能只看运算速度，还要看使用水平。

"比拼谁的超级核算机‘跑’得更快，这种比赛曾一度在中、美、日、韩等国之间进行。不过，现在咱们比的是，超级核算机能被用在什么范畴，这成为现在比赛的要害点。"杨广文说。

那么，该怎么让大机器发挥出大威力？

在杨广文看来，国家超级核算无锡中心首要的责任便是运维，运维的意图便是用好这台超级核算机。

近7年来，国家超级核算无锡中心的科研团队不负众望，将理论与实践相结合，经过展开跨学科、跨单位的广泛穿插协作，使根据"威风·太湖之光"体系的并行使用效果频出。其间，使用"威风·太湖之光"超级核算机每秒10亿亿次的超强核算力，研制出的有关气候模仿、地震模仿、工业仿真、生物医药等范畴的一系列国产使用软件，助力我国根底研讨和工程立异，展现了国产超级核算机硬件与软件相结合的巨大潜力。

2017年11月17日，在美国丹佛举办的全球超级核算大会上，由我国科研团队完结的"非线性地震模仿"再获"戈登贝尔"奖。使用"威风·太湖之光"的强壮核算才能，该团队成功地规划完结了高可扩展性的非线性地震模仿东西。该东西初次完结了对唐山大地震产生进程的高分辨率准确模仿，使得科学家可以更好地了解唐山大地震所形成的影响，并对未来地震防备猜测等具有重要的学习含义。

此外，杨广文表明，超级核算机还能为人工智能范畴的深度学习服务。"现在，许多IT公司的技能负责人找到咱们，首要由于咱们开发了很多根据深度学习算法的并行软件，研制了一个深度学习渠道swCaffe。现在，咱们已展开的、根据超级核算机的深度学习使用，包含围棋、语音辨认、医学图画辨认、遥感图画分类、地震波余震特征辨认、大规模冷冻电镜生物大分子模型高精度重构等。"杨广文说。

杨广文告知记者，现在国家超级核算无锡中心"威风·太湖之光"体系运转安稳，用户数量不断添加，机器使用率已超越50%，已完结200多项百万核大型问题的求解使命，触及航空航天、先进制作、生物医药、新资料、新能源等要点范畴，有效地支撑了国家科学研讨与工业立异。

这些重要的使用效果在国内外引起了巨大反应，这证明"威风·太湖之光"可以支撑具有战略需求的挑战性使用，并向国际展现了我国超级核算机的国际地位和重要影响力。

值得一提的是，近年来，国家超级核算无锡中心高度重视人才引入与培育。现在，该中心具有国内外特聘专家30余人，专业触及核算机软硬件开发、气候气候、生物基因、海洋物理、力学、大数据、云核算等。此外，该中心每年还承当清华大学在读博士生、硕士生的培育使命。

杨广文表明，未来我国科研团队将持续环绕提高国家科技立异才能，以"威风·太湖之光"超级核算机为根底， 进一步处理气候、环境、生命、资料和制作等范畴的严重科学问题，研讨高功能核算的中心技能、提高高功能核算的使用水平、培育高功能核算人才，为我国根底研讨及工业展开供给强有力的支撑。

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