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中國"超算"20年:運行速度升5千多萬倍

2017年06月20日 08:55 | 來源:中國青年報
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原標題:大國“超算”超常發(fā)展二十年

“神威·太湖之光”超級計算機。資料圖片

“運算1分鐘相當于72億地球人同時用計算器不間斷計算32年”“相當于200多萬臺普通電腦”,這是對目前世界上最快的超級計算機——我國“神威·太湖之光”超級計算機計算能力的形容。這是全球第一臺運行速度超過10億億次/秒的超級計算機。國際TOP500組織在德國法蘭克福舉行的“2016世界超算大會”上,宣布其為2016年的世界冠軍。在今年6月19日的“2017世界超算大會”上,“神威·太湖之光”再次奪冠,“天河二號”名列第二,這是兩臺機器第三次聯(lián)手占據(jù)榜單前兩名位置。

而更快的E級——每秒計算百億億次的超級計算機,有望在2020年左右推出,“神威”“曙光”“天河”等系列超級計算機的研究團隊正在加緊研制E級機。

國家持續(xù)投入 20年超常規(guī)發(fā)展

“我國的‘超算’確實是走過了一條超常規(guī)發(fā)展之路。按照國際常規(guī),20年計算速度提高100萬倍,而我們在過去20年里,‘超算’運行速度提高了5000多萬倍?!卞X德沛教授說。他是國家863計劃“高效能計算機及應用服務環(huán)境”重大項目總體專家組組長,已連續(xù)15年擔任3個“超算”重大專項的負責人。

863計劃的“超算”事業(yè)起步于上世紀90年代初。超級計算機后來被列入《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中,計劃到2020年達到千萬億次計算能力。

“現(xiàn)在回頭看,當時的目標保守了,千萬億次我們2010年就達到了?!卞X德沛回憶,當時對于“超算”的發(fā)展路徑還有一些爭議。在這一階段,國家增加了項目經(jīng)費投入,從最初的6.4億元增加到9.3億元。

我國“超算”取得的成就引起了國際重視,2011年“世界超算大會”上,錢德沛受邀作特邀報告,這也是中國人第一次被“世界超算大會”邀請作大會報告。

“高效能計算機及應用服務環(huán)境”是從2011年開始的第三個863重大項目,從這個重大項目的名稱看,更加強調(diào)應用。項目實施期正處于“十二五”計劃期間,我國“超算”的計算速度又提高了近50倍,“天河二號”“神威·太湖之光”相繼成為世界上最快的計算機。

總結(jié)我國“超算”的發(fā)展之路,錢德沛認為,這是國家持續(xù)支持的成果,首先在國家層面優(yōu)先發(fā)展,持續(xù)投入,集中力量辦大事,中央、地方政府、應用部門多渠道支持;其次,也是科技界團結(jié)協(xié)作的結(jié)果。

“其實,我們在‘超算’領域的投入還是比較少的,有些環(huán)節(jié),5年得到的項目經(jīng)費投入也才100萬元。在有限經(jīng)費條件下,我們強調(diào)協(xié)調(diào)發(fā)展,走了一條不同于歐美‘超算’發(fā)展的道路?!卞X德沛說。

被卡脖子 走出自主可控之路

就在我國“超算”奔跑在快速路上時,遇到了新問題——美國芯片禁運。

2015年2月,美國商務部將我國國家超級計算長沙中心、國家超級計算廣州中心、國家超級計算天津中心和國防科技大學四家機構列入芯片限售之列,而這些機器使用的是英特爾微處理器芯片。當時,作為世界上運行最快的計算機,“天河二號”連續(xù)拿下了“四連冠”。

“美國是感覺到了某種威脅,害怕我國一直占據(jù)超級計算機性能的世界冠軍位置。”中國計算機學會高性能計算專業(yè)委員會秘書長、中科院研究員張云泉當時在接受中國青年報·中青在線記者采訪時,首先點到了美國的“痛處”,因為在此之前,美國、日本等國一直處于“超算”領域領先位置,“我們進步雖快,但也暴露了一個問題,就是我們一直忽略核心處理器的自主化,隨時會被人卡脖子”。

國防科技大學教授、時任天河二號系統(tǒng)主任設計師盧宇彤隨后明確表示,天河二號系統(tǒng)的100P系統(tǒng)升級目標不會變,時間也在可控的范圍內(nèi)。

“禁運促進了我們在‘超算’領域的自主研發(fā)。”錢德沛在接受中國青年報·中青在線記者采訪時說。

禁運第二年,安裝在國家超級計算無錫中心的“神威·太湖之光”登頂世界冠軍。除了運行速度引人矚目,全面采用國產(chǎn)眾核芯片“申威”和操作系統(tǒng),軟硬件完全國產(chǎn)化,這更激揚了國人志氣。

“十三五”期間,“高性能計算”國家重點研發(fā)專項啟動, 研制成功百億億次級(E級)計算機是重要目標。

“E級計算機的方案中,自主可控是首要的,而能耗、應用性能、可編程性、可靠性等,都是我們面臨的重大技術挑戰(zhàn)?!卞X德沛說,“從目前看,3個驗證系統(tǒng)各有特點,采取不同的技術路線。但目前還沒有形成完全可行的E級計算機的技術方案,需要繼續(xù)探索。

在自主可控之路上,一批年輕科學家脫穎而出。張云泉被山東省政府彈性引進,任國家超級計算濟南中心主任。盧宇彤任國家超級計算廣州中心主任。一批70后、80后科學家,成為我國“超算”領域的技術領跑者。

計算惠民 要做“超算”強國

張云泉介紹,將落戶青島的E級計算機,是由國家超算濟南中心、青島海洋國家實驗室、國家并行計算機工程技術研究中心聯(lián)合申請的國家科技部重大項目,是國家實驗室重大需求驅(qū)動下的“超算”研制的首次嘗試。

“我們一是要支持國家重大科技創(chuàng)新和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),二是要服務地方經(jīng)濟發(fā)展。過去是機器牽引需求,現(xiàn)在變?yōu)樾枨篁?qū)動計算?!睆堅迫榻B,濟南超算中心提出要“頂天”也要“立地”,作為政府主導的超算中心,應用多元化,既有高端計算也要惠民。

2016年11月,基于“神威·太湖之光”的一個應用項目獲得了有著“超算應用諾獎”之稱的戈登貝爾獎,這是我國首次獲此殊榮。在最終入圍的6個項目中有3個是我國的,都是基于“神威·太湖之光”超級計算機的應用。

“但是,我們依舊不是‘超算’強國,離強國之路還很遠。”錢德沛分析,雖然在國際TOP500強排行榜上,我國超級計算機上榜的數(shù)量與美國相當,“可是這不能代表我們的水平,因為大部分是互聯(lián)網(wǎng)應用的機器,而不是以‘超算’為目的建立的系統(tǒng)”。

錢德沛強調(diào),排名不是我們發(fā)展“超算”的根本目的,促進大規(guī)模應用、解決國家面臨的挑戰(zhàn)性問題、帶動中國計算機產(chǎn)業(yè)的進步,才是我們的目的。具體來說,要提高高校、科研院所運用“超算”進行研究、提高企業(yè)利用“超算”解決問題的比例,提高計算的普及程度。

“現(xiàn)在超級計算機發(fā)展進入一個常態(tài)階段,不可能長期像過去20年那樣超常規(guī)發(fā)展。我們要抓緊建立起中國高性能計算發(fā)展的生態(tài)環(huán)境?!卞X德沛說。

編輯:周佳佳

關鍵詞:中國"超算" 20年 運行速度

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