“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)。資料圖片
“運(yùn)算1分鐘相當(dāng)于72億地球人同時(shí)用計(jì)算器不間斷計(jì)算32年”“相當(dāng)于200多萬(wàn)臺(tái)普通電腦”，這是對(duì)目前世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)——我國(guó)“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的形容。這是全球第一臺(tái)運(yùn)行速度超過(guò)10億億次/秒的超級(jí)計(jì)算機(jī)。國(guó)際TOP500組織在德國(guó)法蘭克福舉行的“2016世界超算大會(huì)”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(huì)”上，“神威·太湖之光”再次奪冠，“天河二號(hào)”名列第二，這是兩臺(tái)機(jī)器第三次聯(lián)手占據(jù)榜單前兩名位置。
而更快的E級(jí)——每秒計(jì)算百億億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)，有望在2020年左右推出，“神威”“曙光”“天河”等系列超級(jí)計(jì)算機(jī)的研究團(tuán)隊(duì)正在加緊研制E級(jí)機(jī)。
國(guó)家持續(xù)投入 20年超常規(guī)發(fā)展
“我國(guó)的‘超算’確實(shí)是走過(guò)了一條超常規(guī)發(fā)展之路。按照國(guó)際常規(guī)，20年計(jì)算速度提高100萬(wàn)倍，而我們?cè)谶^(guò)去20年里，‘超算’運(yùn)行速度提高了5000多萬(wàn)倍。”錢德沛教授說(shuō)。他是國(guó)家863計(jì)劃“高效能計(jì)算機(jī)及應(yīng)用服務(wù)環(huán)境”重大項(xiàng)目總體專家組組長(zhǎng)，已連續(xù)15年擔(dān)任3個(gè)“超算”重大專項(xiàng)的負(fù)責(zé)人。
863計(jì)劃的“超算”事業(yè)起步于上世紀(jì)90年代初。超級(jí)計(jì)算機(jī)后來(lái)被列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》中，計(jì)劃到2020年達(dá)到千萬(wàn)億次計(jì)算能力。
“現(xiàn)在回頭看，當(dāng)時(shí)的目標(biāo)保守了，千萬(wàn)億次我們2010年就達(dá)到了。”錢德沛回憶，當(dāng)時(shí)對(duì)于“超算”的發(fā)展路徑還有一些爭(zhēng)議。在這一階段，國(guó)家增加了項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)投入，從最初的6.4億元增加到9.3億元。
我國(guó)“超算”取得的成就引起了國(guó)際重視，2011年“世界超算大會(huì)”上，錢德沛受邀作特邀報(bào)告，這也是中國(guó)人第一次被“世界超算大會(huì)”邀請(qǐng)作大會(huì)報(bào)告。
“高效能計(jì)算機(jī)及應(yīng)用服務(wù)環(huán)境”是從2011年開(kāi)始的第三個(gè)863重大項(xiàng)目，從這個(gè)重大項(xiàng)目的名稱看，更加強(qiáng)調(diào)應(yīng)用。項(xiàng)目實(shí)施期正處于“十二五”計(jì)劃期間，我國(guó)“超算”的計(jì)算速度又提高了近50倍，“天河二號(hào)”“神威·太湖之光”相繼成為世界上最快的計(jì)算機(jī)。
總結(jié)我國(guó)“超算”的發(fā)展之路，錢德沛認(rèn)為，這是國(guó)家持續(xù)支持的成果，首先在國(guó)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(yīng)用部門多渠道支持；其次，也是科技界團(tuán)結(jié)協(xié)作的結(jié)果。
“其實(shí)，我們?cè)?lsquo;超算’領(lǐng)域的投入還是比較少的，有些環(huán)節(jié)，5年得到的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)投入也才100萬(wàn)元。在有限經(jīng)費(fèi)條件下，我們強(qiáng)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。”錢德沛說(shuō)。
被卡脖子 走出自主可控之路
就在我國(guó)“超算”奔跑在快速路上時(shí)，遇到了新問(wèn)題——美國(guó)芯片禁運(yùn)。
2015年2月，美國(guó)商務(wù)部將我國(guó)國(guó)家超級(jí)計(jì)算長(zhǎng)沙中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心、國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心和國(guó)防科技大學(xué)四家機(jī)構(gòu)列入芯片限售之列，而這些機(jī)器使用的是英特爾微處理器芯片。當(dāng)時(shí)，作為世界上運(yùn)行最快的計(jì)算機(jī)，“天河二號(hào)”連續(xù)拿下了“四連冠”。
“美國(guó)是感覺(jué)到了某種威脅，害怕我國(guó)一直占據(jù)超級(jí)計(jì)算機(jī)性能的世界冠軍位置。”中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高性能計(jì)算專業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)、中科院研究員張?jiān)迫?dāng)時(shí)在接受中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者采訪時(shí)，首先點(diǎn)到了美國(guó)的“痛處”，因?yàn)樵诖酥埃绹?guó)、日本等國(guó)一直處于“超算”領(lǐng)域領(lǐng)先位置，“我們進(jìn)步雖快，但也暴露了一個(gè)問(wèn)題，就是我們一直忽略核心處理器的自主化，隨時(shí)會(huì)被人卡脖子”。
國(guó)防科技大學(xué)教授、時(shí)任天河二號(hào)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師盧宇彤隨后明確表示，天河二號(hào)系統(tǒng)的100P系統(tǒng)升級(jí)目標(biāo)不會(huì)變，時(shí)間也在可控的范圍內(nèi)。
“禁運(yùn)促進(jìn)了我們?cè)?lsquo;超算’領(lǐng)域的自主研發(fā)。”錢德沛在接受中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者采訪時(shí)說(shuō)。
禁運(yùn)第二年，安裝在國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心的“神威·太湖之光”登頂世界冠軍。除了運(yùn)行速度引人矚目，全面采用國(guó)產(chǎn)眾核芯片“申威”和操作系統(tǒng)，軟硬件完全國(guó)產(chǎn)化，這更激揚(yáng)了國(guó)人志氣。
“十三五”期間，“高性能計(jì)算”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)啟動(dòng)， 研制成功百億億次級(jí)(E級(jí))計(jì)算機(jī)是重要目標(biāo)。
“E級(jí)計(jì)算機(jī)的方案中，自主可控是首要的，而能耗、應(yīng)用性能、可編程性、可靠性等，都是我們面臨的重大技術(shù)挑戰(zhàn)。”錢德沛說(shuō)，“從目前看，3個(gè)驗(yàn)證系統(tǒng)各有特點(diǎn)，采取不同的技術(shù)路線。但目前還沒(méi)有形成完全可行的E級(jí)計(jì)算機(jī)的技術(shù)方案，需要繼續(xù)探索。
在自主可控之路上，一批年輕科學(xué)家脫穎而出。張?jiān)迫簧綎|省政府彈性引進(jìn)，任國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心主任。盧宇彤任國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心主任。一批70后、80后科學(xué)家，成為我國(guó)“超算”領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)跑者。
計(jì)算惠民 要做“超算”強(qiáng)國(guó)
張?jiān)迫榻B，將落戶青島的E級(jí)計(jì)算機(jī)，是由國(guó)家超算濟(jì)南中心、青島海洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心聯(lián)合申請(qǐng)的國(guó)家科技部重大項(xiàng)目，是國(guó)家實(shí)驗(yàn)室重大需求驅(qū)動(dòng)下的“超算”研制的首次嘗試。
“我們一是要支持國(guó)家重大科技創(chuàng)新和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，二是要服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。過(guò)去是機(jī)器牽引需求，現(xiàn)在變?yōu)樾枨篁?qū)動(dòng)計(jì)算。”張?jiān)迫榻B，濟(jì)南超算中心提出要“頂天”也要“立地”，作為政府主導(dǎo)的超算中心，應(yīng)用多元化，既有高端計(jì)算也要惠民。
2016年11月，基于“神威·太湖之光”的一個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目獲得了有著“超算應(yīng)用諾獎(jiǎng)”之稱的戈登貝爾獎(jiǎng)，這是我國(guó)首次獲此殊榮。在最終入圍的6個(gè)項(xiàng)目中有3個(gè)是我國(guó)的，都是基于“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用。
“但是，我們依舊不是‘超算’強(qiáng)國(guó)，離強(qiáng)國(guó)之路還很遠(yuǎn)。”錢德沛分析，雖然在國(guó)際TOP500強(qiáng)排行榜上，我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)上榜的數(shù)量與美國(guó)相當(dāng)，“可是這不能代表我們的水平，因?yàn)榇蟛糠质腔ヂ?lián)網(wǎng)應(yīng)用的機(jī)器，而不是以‘超算’為目的建立的系統(tǒng)”。
錢德沛強(qiáng)調(diào)，排名不是我們發(fā)展“超算”的根本目的，促進(jìn)大規(guī)模應(yīng)用、解決國(guó)家面臨的挑戰(zhàn)性問(wèn)題、帶動(dòng)中國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，才是我們的目的。具體來(lái)說(shuō)，要提高高校、科研院所運(yùn)用“超算”進(jìn)行研究、提高企業(yè)利用“超算”解決問(wèn)題的比例，提高計(jì)算的普及程度。
“現(xiàn)在超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)常態(tài)階段，不可能長(zhǎng)期像過(guò)去20年那樣超常規(guī)發(fā)展。我們要抓緊建立起中國(guó)高性能計(jì)算發(fā)展的生態(tài)環(huán)境。”錢德沛說(shuō)。
