“创新发动机”跻身世界一流

    提高自主创新能力,建设创新型国家。这是国家发展战略的核心,是提高综合国力的关键。

    ——党的十七大报告 

    当今信息时代,超级计算机是一项战略性高技术,是开展重大创新研究必不可少的基础设施,因此,被誉为“创新发动机”。

    西方国家前来交流合作

    2011年1月20日,超级计算机“天河一号”副总设计师卢凯早早地来到国家超级计算天津中心。在这里,他迎候远道而来的欧洲客人。

    在卢凯的印象中,就超级计算机而言,西方国家前来与我国交流合作是近些年才有的事情,尤其是在国际TOP500组织2010年11月发布最新全球超级计算机前500强排行榜,由国防科技大学研制的“天河一号”二期系统以每秒4700万亿次的峰值速度和每秒2566万亿次的Linpack实测性能,位居世界第一之后。

    此次到访的客人是德国尤利希中心主任、德国亥姆霍兹联合会主席巴赫姆教授,尤利希中心超算中心主任、软件模拟所所长利泊特教授等5人,他们对“天河一号”十分感兴趣,和卢凯等“天河一号”的研发人员探讨高性能计算的未来发展方向,商讨如何开展合作事宜。与此形成巨大反差的是:上世纪八九十年代,在中国气象局有一间专门的屋子,里面放着从国外买回来的超级计算机,但这间屋子有24小时监控,中国人不能进,连操作的技术人员都是外国人。

    今夕可谓天壤之别。“要与别人平等交流,你必须有绝活。”“天河”研发团队的卢宇彤说,世界一流的超级计算机不是简单地堆出来的,它必须攻克体系结构、关键器件、核心软件等一系列关键技术。

    受高性能计算国际年会邀请,2011年,卢宇彤登上国际讲坛,做专题报告,介绍中国高性能计算技术发展。她认为,西方人看重“天河一号”,是因为我们在国际上首创CPU和GPU相融合的高效并行计算体系结构;制造出先进的通信芯片,设计出先进的互联结构,突破了具有世界领先水平的高速互连通信技术。她特别强调,我们中国人开创的异构协同并行体系结构是非常有发展前景的、代表国际超级计算机发展主流的技术。

    国家超级计算天津中心成立两年多来,副主任朱小谦接待了一批又一批来自世界各国的来访者,包括橡树岭国家实验室等美国三大国家实验室、法国高性能计算代表团等。

    又好又快满足社会需求

    从制造超级计算机的电源器件采购中,“天河一号”主任设计师胡世平感受到我国对超级计算机需求的巨大变化。他说,过去我们去一些大厂家联系采购事宜,人家是不会理的;但现在不同了,即使是定制,世界上一些大的电源厂商也会积极参与招投标,根本原因是他们看中了我国超级计算机需求的大幅增长。

    朱小谦说,“天河一号”超级计算机系统落户国家超级计算天津中心仅两年多,就拥有了300多家用户。为满足众多用户的需求,中心已构建石油勘探、生物医药、动漫与影视超级渲染等5个高性能计算应用平台,成为世界上最快获得广泛应用的超级计算机系统。

    从全国范围来看,2007年以来,我国超级计算机需求以每年20%-30%的速度增长。胡世平说,需求决定供给,全国各行各业方兴未艾的创新活动,为我国超级计算机研制、应用的快速发展提供了动力。

    面对旺盛的社会需求,以“天河一号”为代表的我国超级计算机行业走出了一条又好又快、可持续的科学发展道路。卢凯说,“天河一号”的研制融入国家创新体系,走的是军民融合式发展道路,它的研制成功是国防科大与天津滨海新区军民融合、密切合作的结果。

    “天河一号”的能耗非常低,成本非常低。胡世平说,“天河一号”总共投资是6个亿,如果我们没有创新的CPU和GPU相融合的高效并行计算体系结构,全部用CPU来做,可能要花20多个亿才能做出来。“天河一号”总功耗是4.04兆瓦,位于国际绿色500的排行榜第二位,每个瓦特可以产生635.15百万个浮点运算,仅次于美国一个叫蓝色基因的机器。

    “天河一号”还具有高安全性的特点。卢宇彤说,其所采用的国防科技大学自主研制的麒麟操作系统,是国内唯一通过公安部B2级(最高等级)认证的操作系统。

    超算应用水平世界领先

    今年4月23日,国家超级计算天津中心宣布启动中欧超级计算战略合作项目——天津中心联合天津大学与英国、挪威、西班牙等国的著名研究机构,联合申请了欧盟第七科技框架计划,也是目前世界上最大的科技框架计划。这一合作项目的实施,将使中国与欧洲在多个学科和应用领域实现强强联合,通过聚焦于计算环境和计算系统的相关科学研究,发展一系列新的研究方向。

    “这标志着，我国在超级计算机应用领域已进入世界领先行列。”38岁的卢凯说,“天河一号”是我国超级计算机发展的缩影,它的成功表明,在我国超级计算机研制的历史上,21世纪前10年是彪炳史册的10年。在这一时期,我国超级计算机的研制和应用迅猛发展,除“天河一号”外,曙光公司研制的“星云”超级计算机、国家并行计算中心研制的“神威蓝光”高效能计算机、联想公司设计的“深腾”超级计算机也得到了很好发展,使我国在战略高技术和大型基础科技装备研制领域实现重大突破,为“中国制造”向“中国创造”转变提供了世界一流的“创新发动机”。

    朱小谦说,国家超级计算天津中心运行的情况表明,“天河一号”为推动我国经济社会发展、提升科研水平和科技创新能力、提高企业的产品竞争力发挥了重要作用。如2011年初,中石油东方物探公司首次将面积达1060平方公里的石油勘探数据放在“天河一号”上进行计算,仅用16个小时就完成计算处理任务,运算效率比原来提高30多倍,极大地提升了我国石油勘探数据处理效率。

    (本报记者 陈劲松 本报特约记者 王握文 本报通讯员 曾广福 更多内容详见4版《大图解》专版)