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大国重器〡从“银河”到“天河”—中国超算的超级之路
来源:读创/深圳商报
编辑:杨晚霞
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“顶点”“神威·太湖之光”“山脊”“天河二号”“ABCI”……这些每秒浮点运算速度动辄以万亿、亿亿次计的超级机器,见证了中美日等国家的科学家们在超级计算机赛道上不断竞逐的艰辛与荣光。


△国家超级计算深圳中心

中国超算实现“跟跑”到“领跑”

超级计算机被称为“国家重器”,属于国家战略高技术领域。上世纪70年代,自超级计算机问世以来,国际上对超级计算机的需求激增,中长期天气预报、航空航天、核爆模拟等重大创新和产业领域利用超级计算机不断取得突破。

改革开放之前,由于我国没有巨型计算机,勘探石油和矿藏数据不得不用飞机送到国外去计算处理,不仅费用昂贵,而且数据首先要被国外专家掌握,处处受制于人。

我国正式启动巨型计算机研制工程后。由于工业基础薄弱、加工设备简陋等问题,研制工作面临困难。

随后,研发团队攻坚克难,突破关键技术,命名为“银河-Ⅰ”的巨型计算机最终研制成功并通过国家鉴定。中国成为世界上少数几个能独立设计和研制亿次巨型机的国家。


△银河一号

1984年10月1日,在新中国成立35周年国庆大典上,“银河”巨型计算机模型受阅通过天安门广场,向全世界展示中国科研的最新成果。

随着科技的发展,上世纪90年代,我国科学家们又成功推出了银河-II、Ⅲ型巨型机,有力推动我国石油和地质勘探、中长期天气数值预报等领域的现代化建设。

2009年10月29日,历时4年,数万次实验,中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”诞生,并于次年以每秒1206万亿次的峰值运算速度,首次在第36届世界超级计算机500强排行榜上名列榜首,其最大的创新就是在国际上首创“微处理器”+“加速器”相结合的“异构融合”计算体系结构。2013年5月,峰值速度达每秒5.49亿亿次的“天河二号”惊艳亮相,并先后6次站在世界超算500强榜首。

从“银河”实现我国巨型机“零”的突破,到“天河”在世界超算数度称雄,中国超算实现了从“跟跑”到“领跑”的跃升。


△天河一号

7家国家级超算中心相继布局

近十年来,天津、深圳、长沙、济南、广州、无锡和郑州7家国家级超算中心相继布局建设。“天河一号”“神威蓝光”“星云”“天河二号”等超级计算机先后登上世界顶级超算阵容。如今,中国已成为世界上超算系统数量最多的国家。

2009年,深圳超算中心获批成立,这是国家863计划的一部分,也是国家在深圳布局建设的重大科技基础项目。经过一年多的建设,深圳超算中心于2011年11月投入运行,是深圳建市以来单个投资额最大的国家级科技基础设施。

正式亮相前,深圳超算中心进行过一次“体检”。2010年6月,世界超级计算组织对深圳超算中心的运算能力进行了实测,结果显示,超算中心主机系统——曙光6000超级计算机完全实现国内自主研发,峰值运算速度为1271万亿次/秒,当时世界排名第二。


△天河二号

超级大脑“顶天立地”

判断一个国家超算的性能与技术水平,不能光看速度,更多的应体现在实际应用上。中国超算的算力在快速迭代的同时,已快速服务研发应用,既为科学研究“顶天”,提升国家科技创新能力,亦为产业发展“立地”,促进经济建设快速发展。

以深圳为例,高性能计算机在“智慧深圳”建设中扮演了“城市超级大脑”的角色,支撑着生物、新材料、新一代信息技术、文化创意、海洋经济、航空航天、可穿戴设备和智能装备等战略性新兴产业的发展。

深圳超算中心承担的国家发改委云计算重点示范工程项目——深圳市云计算公共服务平台,已开发完成政务云、健康云、教育云等以及电子账单、应用商店等“十三云一单一店”,为政府机构、企事业单位、家庭和个人提供安全的虚拟网络空间以及各类丰富的云应用服务,机构用户超过2万家,个人用户超过1200万人。


△国家超算天津中心应用研发部

布局“超算领域

下一顶皇冠”

在世界上最快超级计算机的争夺战中,以百亿亿次计算能力为标志的E级超级计算机被公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”。目前,中国、美国、欧盟、日本都宣布了相应的研发计划。

E级计算到底有多快?“天河一号”的峰值运算速度为每秒4700万亿次,它运算1小时,相当于全国13亿人同时计算340年以上。E级超算的计算速度是“天河一号”的200倍,它运算1小时,相当于全国13亿人民同时计算7万年以上。

面对超算的超速发展,中国已超前布局了下一代超算,在“十三五”国家重点研发专项中,重点支持三个不同技术路线的E级原型系统。

当前,中国E级超算系统研发正稳步推进。在国防科技大学和国家超级计算天津中心等团队合作下,“天河三号”E级原型机历经两年多的持续研发和关键技术攻关,于2018年7月研制成功并通过项目课题验收。

作为我国改革开放的桥头堡,深圳也在加快布局下一代超级计算机。2018年3月,深圳向国家科技部、广东省政府及中科院发文,申请E级计算机落户深圳。为解决E级超算落地前的计算资源短缺问题,深圳超算中心进行了扩容改造。深圳超算还召开了E级计算机需求专家研讨会和选型专家论证会,获得项目选址意见书。

来源 深圳商报(记者 王海荣)


 
 
 
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