作為國家重大科研基礎設施，超級計算機是真正意義上的“大國重器”。當前，我國超算事業(yè)已走過(guò)了40余年的發(fā)展歷程，不但實(shí)現了自主創(chuàng )新的諸多“第一”突破，而且接連幾代超算還登上了世界速度巔峰。隨著(zhù)根基逐漸打牢，我國超算事業(yè)上接天氣、下接地氣，加快服務(wù)于產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新，正在構建起產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心支撐力。 

從“銀河”的歷史性突破，到“天河”“神威”等一系列超級計算機向世界展現“中國速度”，過(guò)去40年，依托國家級超算中心建設，在國家和地方的協(xié)同支持下，中國超算事業(yè)發(fā)展進(jìn)入了快車(chē)道，支撐著(zhù)諸多產(chǎn)業(yè)實(shí)現發(fā)展突破。 

超算中心星羅棋布 

前不久，中科曙光、天津海光、成都海光集成電路、成都海光微電子技術(shù)和無(wú)錫江南計算技術(shù)研究所5家機構被美國商務(wù)部列入所謂“實(shí)體清單”。中科曙光與江南計算技術(shù)研究所正是兩家E級超算原型機的研制方。 

我國超算事業(yè)尤其是E級超算研發(fā)是否會(huì )就此停滯？這是外界最為關(guān)心的話(huà)題。相關(guān)專(zhuān)家向記者透露，一方面，我國超算事業(yè)正在形成整體發(fā)展優(yōu)勢，不會(huì )因為個(gè)別企業(yè)被封鎖就陷入困境；另一方面，加快自主創(chuàng )新早已成為超算業(yè)界發(fā)展的共識，獨立研制E級超算已經(jīng)在進(jìn)行中。 

回顧這些年發(fā)展歷程，我國超算事業(yè)從無(wú)到有，當前更進(jìn)一步向著(zhù)超算大國、強國不斷邁進(jìn)。截至目前，我國先后在天津、長(cháng)沙、廣州等地建成6家國家級超算中心，為創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展提供了新動(dòng)能。 

早在2009年5月，科技部批準成立國家超級計算天津中心，隨后又批準成立了深圳、濟南、長(cháng)沙、廣州、無(wú)錫國家級超算中心?！疤旌右惶枴薄吧裢{光”“曙光星云”“天河二號”“神威·太湖之光”等一批超級計算機在這些國家級超算中心完成部署和應用，開(kāi)創(chuàng )了中國自主超級計算技術(shù)創(chuàng )新與產(chǎn)業(yè)化的跨越式發(fā)展新歷程。 

位于天津開(kāi)發(fā)區的國家超算天津中心成立最早，這里部署著(zhù)我國首臺千萬(wàn)億次超算“天河一號”。天津濱海新區區委書(shū)記張玉卓表示，自2008年濱海新區與國防科技大學(xué)簽署全面科技合作協(xié)議以來(lái)，雙方走出了一條軍民融合發(fā)展創(chuàng )新之路，“‘天河一號’不但廣泛應用于經(jīng)濟、科技等諸多領(lǐng)域，而且為科技創(chuàng )新產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力支撐?！?nbsp;

國防科大副校長(cháng)黎湘說(shuō)，圍繞超級計算技術(shù)創(chuàng )新成果轉化，天津逐步建立起從高性能芯片、自主操作系統、高性能服務(wù)器、數據庫等較為完善的自主信息產(chǎn)業(yè)，成為高端信息技術(shù)創(chuàng )新、轉化和引領(lǐng)的示范基地。 

從“銀河”的歷史性突破，到“天河”“神威”等一系列超級計算機在世界范圍內叫響“中國速度”的品牌，過(guò)去40年是中國超算事業(yè)不斷突破的40年。在實(shí)踐中，依托國家級超算中心建設，在國家和地方的協(xié)同支持下，中國超算事業(yè)發(fā)展進(jìn)入了快車(chē)道。 

“超級計算機已成為體現國家創(chuàng )新能力的國之利器?！笨萍疾扛咝滤靖彼鹃L(cháng)梅建平表示，我國將研究建設完善國家超算基礎設施，從全國一盤(pán)棋來(lái)設計和整體布局，支持在重點(diǎn)區域建設國家級超算中心，“希望這些超算中心連接起來(lái)，成為真正的國家超算網(wǎng)絡(luò )，形成全國超算資源共享的新格局?！?/p>

應用為先支撐創(chuàng )新 

與歐美超級計算機大都安置在重點(diǎn)實(shí)驗室，主要服務(wù)于學(xué)術(shù)機構及高校不同，我國超算“開(kāi)門(mén)”搞科研，注重加快技術(shù)創(chuàng )新與應用創(chuàng )新的深度融合，攻關(guān)重大應用領(lǐng)域，鍛造產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的“國之利器”。 

安置在國家超算天津中心的“天河一號”是應用的典范。該中心主任劉光明介紹，“天河一號”不但支撐著(zhù)諸多產(chǎn)業(yè)實(shí)現發(fā)展突破，而且構建起了它們的核心支撐力。 

走進(jìn)“天河一號”機房可以看到，140個(gè)黑色機柜分多列排開(kāi)，指示燈有規律地閃爍。國家超算天津中心應用研發(fā)部部長(cháng)孟祥飛介紹說(shuō)，“天河一號”如今實(shí)現滿(mǎn)負荷運行，每天并發(fā)在線(xiàn)計算任務(wù)數超過(guò)1400項，做到了真正的“中看又中用”。 

“天河一號”已應用10年，是世界上連續穩定運行時(shí)間最長(cháng)的超級計算機。它在“算天”“算地”“算人”上持續服務(wù)于航空航天、氣象預報、宇宙演化模擬、抗震分析等科研創(chuàng )新。每天服務(wù)8000多個(gè)科研計算任務(wù)，累計支持國家科技重大專(zhuān)項和研發(fā)計劃等超過(guò)1600項，為石油資源開(kāi)發(fā)、裝備制造、生物醫藥等行業(yè)企業(yè)累計帶來(lái)經(jīng)濟效益近百億元。 

在高端裝備領(lǐng)域，支撐海洋裝備、無(wú)人機等進(jìn)行數值模擬；在生物醫藥領(lǐng)域，支撐艾滋病、胰島素等自主知識產(chǎn)權新藥的研發(fā)并獲得重大突破；在新材料研發(fā)領(lǐng)域，支持200多個(gè)從事納米、儲能、超導等新材料的科研團隊開(kāi)展計算模擬研究。 

中石油東方物探研發(fā)中心高級工程師陳繼紅說(shuō)，基于“天河”平臺，以自主高性能勘探數據處理軟件系統為支撐，有力推動(dòng)物探開(kāi)展，保障了國家能源安全。 

黎湘表示，社會(huì )在不斷進(jìn)步的同時(shí)，仍然面臨許多重大挑戰，這些挑戰包括能源、全球氣候變化、海洋環(huán)境、疾病治療等，“解決這些挑戰，我們需要超級計算機?！泵方ㄆ揭舱J為，以國家超算天津中心為代表的國家級超算中心、超級計算的研制單位和應用單位，推動(dòng)中國科技創(chuàng )新的整體發(fā)展。超算正日益成為驅動(dòng)創(chuàng )新，尤其是大型企業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新的關(guān)鍵力量。 

星辰大海再赴征程 

近年來(lái)，E級超算成為各國在超算領(lǐng)域追逐的新目標。美國能源部已委托英特爾和克雷公司，共同建造美國首臺E級超算，交付時(shí)間在2021年左右；歐盟預計于2022年到2023年交付首臺E級超算；日本發(fā)展E級超算的“旗艦2020計劃”由日本理化所主導，完成時(shí)間設定在2020年。 

“它將是現有超算性能上的一次巨大飛躍?！泵舷轱w說(shuō)，E級超級計算機有望在氣候科學(xué)、可再生能源、基因組學(xué)、天體物理學(xué)以及人工智能等領(lǐng)域“大顯身手”，協(xié)助解決目前無(wú)法解決的難題，被公認為“超算界的下一頂皇冠”。 

也正因為此，一旦率先研發(fā)出E級超算，不但將摘取世界超算桂冠，而且作為一項科研領(lǐng)域重大基礎設施，將對諸多尖端領(lǐng)域產(chǎn)生重大且深遠的影響。 

我國在E級超算領(lǐng)域早已起航。2018年7月，自主研發(fā)的“天河三號”E級原型機在國家超算天津中心完成研制部署并通過(guò)驗收。劉光明預計，整機在2021年左右完成研制，屆時(shí)運算能力將比“天河一號”提高200倍以上，實(shí)現跨越式提升。 

在“天河三號”E級原型機系統項目實(shí)施中，科研團隊專(zhuān)門(mén)自主設計了三款芯片：“邁創(chuàng )”眾核處理器（Matrix-2000+）、高速互連控制器、互連接口控制器；自主設計了四類(lèi)計算、存儲和服務(wù)結點(diǎn)，十余種印制電路板，核心關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現整體自主可控。 

原型機系統研制成功后，該中心隨即啟動(dòng)了大規模的計算應用測試，用數據說(shuō)話(huà)。孟祥飛說(shuō)，測試涉及國家12個(gè)重大創(chuàng )新專(zhuān)項領(lǐng)域、數十個(gè)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃。在不到一個(gè)月的時(shí)間里，多個(gè)中科院旗下院所以及中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心、北京臨近空間飛行器系統工程研究所、清華大學(xué)等30余家合作單位輪番上陣，馬不停蹄利用原型機開(kāi)展一系列大規模并行應用測試，涉及大飛機、航天器、新型發(fā)動(dòng)機、新型反應堆、電磁仿真、新材料新能源、氣候氣象、生物醫藥等領(lǐng)域50余款自主研發(fā)高性能軟件和大型開(kāi)源軟件。測試下的原型機實(shí)力不俗。僅6個(gè)機柜就達到了與“天河一號”120個(gè)機柜相當的計算能力。 

石油勘探是超算應用的主要領(lǐng)域之一，稱(chēng)得上“找油”利器。在原型機上的石油勘探地震正演模擬測試表明，其計算節點(diǎn)中一個(gè)核組的性能就達到“天河一號”單節點(diǎn)的1.24倍，而原型機每個(gè)節點(diǎn)有12個(gè)這樣的核組組成，“找油”更快更準。孟祥飛稱(chēng)，這說(shuō)明“天河三號”E級原型機相比“天河一號”具有更好的高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，通信性能優(yōu)勢明顯。 

緊隨其后，神威E級原型機在國家超級計算濟南中心完成部署。山東省計算中心主任楊美紅表示，原型機的成功研制對E級計算機研制方案和技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行了全面系統驗證，為E級計算機的研制成功鋪平了道路。此外，由中科曙光牽頭的曙光E級原型機系統也已完成。 

從世界各國研發(fā)設定的時(shí)間節點(diǎn)看，E級超算均預計在2020年至2022年推出，因此今年正是E級超算研發(fā)的關(guān)鍵沖刺年?；谧灾鲃?chuàng )新的中國E級超算將沿著(zhù)前人的足跡，繼續夯實(shí)根基、加快步伐，向著(zhù)全新的世界速度之巔發(fā)起沖鋒。

摘自《經(jīng)濟參考報》