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“大國重器”應(yīng)用為先支撐創(chuàng)新,星辰大海再赴征程

青島科技通 ? 來源:YXQ ? 2019-08-01 17:39 ? 次閱讀
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作為國家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施,超級計算機(jī)是真正意義上的“大國重器”。當(dāng)前,我國超算事業(yè)已走過了40余年的發(fā)展歷程,不但實現(xiàn)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(gòu)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(jī)向世界展現(xiàn)“中國速度”,過去40年,依托國家級超算中心建設(shè),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)入了快車道,支撐著諸多產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)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)和無錫江南計算技術(shù)研究所5家機(jī)構(gòu)被美國商務(wù)部列入所謂“實體清單”。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(jī)的研制方。

我國超算事業(yè)尤其是E級超算研發(fā)是否會就此停滯?這是外界最為關(guān)心的話題。相關(guān)專家向記者透露,一方面,我國超算事業(yè)正在形成整體發(fā)展優(yōu)勢,不會因為個別企業(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)從無到有,當(dāng)前更進(jìn)一步向著超算大國、強國不斷邁進(jìn)。截至目前,我國先后在天津、長沙、廣州等地建成6家國家級超算中心,為創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展提供了新動能。

早在2009年5月,科技部批準(zhǔn)成立國家超級計算天津中心,隨后又批準(zhǔn)成立了深圳、濟(jì)南、長沙、廣州、無錫國家級超算中心?!疤旌右惶枴薄吧裢{(lán)光”“曙光星云”“天河二號”“神威·太湖之光”等一批超級計算機(jī)在這些國家級超算中心完成部署和應(yīng)用,開創(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。

位于天津開發(fā)區(qū)的國家超算天津中心成立最早,這里部署著我國首臺千萬億次超算“天河一號”。天津濱海新區(qū)區(qū)委書記張玉卓表示,自2008年濱海新區(qū)與國防科技大學(xué)簽署全面科技合作協(xié)議以來,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(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、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。”

國防科大副校長黎湘說,圍繞超級計算技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化,天津逐步建立起從高性能芯片、自主操作系統(tǒng)、高性能服務(wù)器、數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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(jī)在世界范圍內(nèi)叫響“中國速度”的品牌,過去40年是中國超算事業(yè)不斷突破的40年。在實踐中,依托國家級超算中心建設(shè),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)入了快車道。

“超級計算機(jī)已成為體現(xiàn)國家創(chuàng)新能力的國之利器。”科技部高新司副司長梅建平表示,我國將研究建設(shè)完善國家超算基礎(chǔ)設(shè)施,從全國一盤棋來設(shè)計和整體布局,支持在重點區(qū)域建設(shè)國家級超算中心,“希望這些超算中心連接起來,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(yīng)用為先支撐創(chuàng)新

與歐美超級計算機(jī)大都安置在重點實驗室,主要服務(wù)于學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)及高校不同,我國超算“開門”搞科研,注重加快技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用創(chuàng)新的深度融合,攻關(guān)重大應(yīng)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(yīng)用的典范。該中心主任劉光明介紹,“天河一號”不但支撐著諸多產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)發(fā)展突破,而且構(gòu)建起了它們的核心支撐力。

走進(jìn)“天河一號”機(jī)房可以看到,140個黑色機(jī)柜分多列排開,指示燈有規(guī)律地閃爍。國家超算天津中心應(yīng)用研發(fā)部部長孟祥飛介紹說,“天河一號”如今實現(xiàn)滿負(fù)荷運行,每天并發(fā)在線計算任務(wù)數(shù)超過1400項,做到了真正的“中看又中用”。

“天河一號”已應(yīng)用10年,是世界上連續(xù)穩(wěn)定運行時間最長的超級計算機(jī)。它在“算天”“算地”“算人”上持續(xù)服務(wù)于航空航天、氣象預(yù)報、宇宙演化模擬、抗震分析等科研創(chuàng)新。每天服務(wù)8000多個科研計算任務(wù),累計支持國家科技重大專項和研發(fā)計劃等超過1600項,為石油資源開發(fā)、裝備制造、生物醫(yī)藥等行業(yè)企業(yè)累計帶來經(jīng)濟(jì)效益近百億元。

在高端裝備領(lǐng)域,支撐海洋裝備、無人機(jī)等進(jìn)行數(shù)值模擬;在生物醫(yī)藥領(lǐng)域,支撐艾滋病、胰島素等自主知識產(chǎn)權(quán)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多個從事納米、儲能、超導(dǎo)等新材料的科研團(tuán)隊開展計算模擬研究。

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

黎湘表示,社會在不斷進(jìn)步的同時,仍然面臨許多重大挑戰(zhàn),這些挑戰(zhàn)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(zhàn),我們需要超級計算機(jī)?!泵方ㄆ揭舱J(rèn)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(yīng)用單位,推動中國科技創(chuàng)新的整體發(fā)展。超算正日益成為驅(qū)動創(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,E級超算成為各國在超算領(lǐng)域追逐的新目標(biāo)。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,交付時間在2021年左右;歐盟預(yù)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(dǎo),完成時間設(shè)定在2020年。

“它將是現(xiàn)有超算性能上的一次巨大飛躍?!泵舷轱w說,E級超級計算機(jī)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)助解決目前無法解決的難題,被公認(rèn)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(chǔ)設(shè)施,將對諸多尖端領(lǐng)域產(chǎn)生重大且深遠(yuǎn)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(jī)在國家超算天津中心完成研制部署并通過驗收。劉光明預(yù)計,整機(jī)在2021年左右完成研制,屆時運算能力將比“天河一號”提高200倍以上,實現(xiàn)跨越式提升。

在“天河三號”E級原型機(jī)系統(tǒng)項目實施中,科研團(tuán)隊專門自主設(shè)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(shè)計了四類計算、存儲和服務(wù)結(jié)點,十余種印制電路板,核心關(guān)鍵技術(shù)上實現(xiàn)整體自主可控。

原型機(jī)系統(tǒng)研制成功后,該中心隨即啟動了大規(guī)模的計算應(yīng)用測試,用數(shù)據(jù)說話。孟祥飛說,測試涉及國家12個重大創(chuàng)新專項領(lǐng)域、數(shù)十個國家重點研發(fā)計劃。在不到一個月的時間里,多個中科院旗下院所以及中國空氣動力研究與發(fā)展中心、北京臨近空間飛行器系統(tǒng)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(jī)開展一系列大規(guī)模并行應(yīng)用測試,涉及大飛機(jī)、航天器、新型發(fā)動機(jī)、新型反應(yīng)堆、電磁仿真、新材料新能源、氣候氣象、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域50余款自主研發(fā)高性能軟件和大型開源軟件。測試下的原型機(jī)實力不俗。僅6個機(jī)柜就達(dá)到了與“天河一號”120個機(jī)柜相當(dāng)?shù)挠嬎隳芰Α?/p>

石油勘探是超算應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一,稱得上“找油”利器。在原型機(jī)上的石油勘探地震正演模擬測試表明,其計算節(jié)點中一個核組的性能就達(dá)到“天河一號”單節(jié)點的1.24倍,而原型機(jī)每個節(jié)點有12個這樣的核組組成,“找油”更快更準(zhǔn)。孟祥飛稱,這說明“天河三號”E級原型機(jī)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(jī)在國家超級計算濟(jì)南中心完成部署。山東省計算中心主任楊美紅表示,原型機(jī)的成功研制對E級計算機(jī)研制方案和技術(shù)路線進(jìn)行了全面系統(tǒng)驗證,為E級計算機(jī)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(jī)系統(tǒng)也已完成。

從世界各國研發(fā)設(shè)定的時間節(jié)點看,E級超算均預(yù)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。基于自主創(chuàng)新的中國E級超算將沿著前人的足跡,繼續(xù)夯實根基、加快步伐,向著全新的世界速度之巔發(fā)起沖鋒。

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原文標(biāo)題:中國超算支撐關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展

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