問鼎世界之巔的“超算速度”

來源︰中國軍網綜合作者︰王握文 于冬陽責任編輯︰岳修宇
2018-10-14 04:15

初秋,位于天津濱海新區的國家超級計算天津中心內,天河一號一如往常地高速運行。不同的是,如今它又添了一個新伙伴——天河三號原型機系統。據有關專家介紹,該系統研制成功並通過驗收,標志著我國高性能計算已開始向百億億次級的“E級”超算邁進。

國防科技大學計算機學院政委夏志和告訴記者,習主席對天河二號超級計算機系統研制成功作出重要批示,又親臨學校視察並接見學校科技創新團隊代表,為科研人員堅持以我為主、勇于自主創新注入強大精神動力。眼下,創新團隊正全力投入天河三號的研制攻關中,決心向新的“中國速度”沖鋒,摘取“超級計算機的下一頂皇冠”。

從實現我國巨型機“零”的突破,到“天河”超級計算機7次位居世界超算榜首,伴隨著改革開放的時代大潮,該校科研人員一次次創造震驚世界的科技奇跡,實現了高性能計算從“跟跑”到“領跑”的歷史跨越。請關注今日出版的《解放軍報》的報道——

問鼎世界之巔的“超算速度”

——記國防科技大學推動我國高性能計算歷史跨越

■解放軍報記者 王握文 通訊員 于冬陽

初秋,位于天津濱海新區的國家超級計算天津中心內,天河一號一如往常地高速運行。不同的是,如今它又添了一個新伙伴——天河三號原型機系統。據有關專家介紹,該系統研制成功並通過驗收,標志著我國高性能計算已開始向百億億次級的“E級”超算邁進。

國防科技大學計算機學院政委夏志和告訴記者,習主席對天河二號超級計算機系統研制成功作出重要批示,又親臨學校視察並接見學校科技創新團隊代表,為科研人員堅持以我為主、勇于自主創新注入強大精神動力。眼下,創新團隊正全力投入天河三號的研制攻關中,決心向新的“中國速度”沖鋒,摘取“超級計算機的下一頂皇冠”。

從實現我國巨型機“零”的突破,到“天河”超級計算機7次位居世界超算榜首,伴隨著改革開放的時代大潮,該校科研人員一次次創造震驚世界的科技奇跡,實現了高性能計算從“跟跑”到“領跑”的歷史跨越。

“銀河”閃耀神州

“中國要搞四個現代化,不能沒有巨型機!”1978年,在中央召開的一次重要會議上,鄧小平同志的這句話擲地有聲。隨即,他代表黨中央、國務院將這一任務交給國防科技大學。

時任該校計算機研究所所長的慈雲桂教授听到這個消息,當即向上級立下軍令狀︰每秒一億次一次不少,6年時間一天不拖,預算經費一分不超。“就算是豁出這條老命,也要把中國的巨型機搞出來!”

改革開放之初,我國技術力量落後。該校雖是國內最早研制計算機的單位,但此前研制的“151”計算機,運算速度只有每秒100萬次,如今要研制每秒運算一億次的機器,技術跨度很大,困難重重。

“困難沒有嚇倒我們!”年近九旬的胡守仁教授回憶說,大家只有一個信念,無論如何也要造出中國自己的巨型機,不讓外國人再卡我們的脖子,所以大家把它叫“爭氣機”。

慈雲桂帶領團隊瞄準國際前沿,揚長避短,集智攻關,堅持走自己的路。他們創造性地為巨型機設計了一個“雙向量陣列”體系結構,闖過了一個個理論、技術和工藝難關,攻克了數以百計的技術難題。

“那真是一段激情燃燒的歲月。”參加研制的胡世平研究員說,為早日完成研制任務,大家把實驗室當戰場,吃在工廠,睡在機房,夜以繼日攻關,僅用5年時間就提前完成了研制任務。

1983年11月26日,我國第一台億次巨型計算機通過國家技術鑒定,它向全世界宣告︰中國成為繼美、日之後第三個能獨立設計和制造巨型機的國家。

時任國家科工委主任張愛萍為巨型機揮筆命名為“銀河”,並題詩一首︰“億萬星辰匯銀河,世人難知有幾多。神機妙算巧安排,笑向繁星任高歌。”

消息傳到北京,時任軍委主席鄧小平非常高興,親自簽發命令,為研制人員記集體一等功,以表彰他們勇于探索,大膽創新,百折不撓攀登科學技術高峰的精神。

“銀河”閃閃耀神州。1984年10月1日,在中華人民共和國成立35周年閱兵式上,我國首台“銀河”巨型機模型受閱通過天安門廣場。

“天河”領先世界

“一條大河波浪寬,風吹稻花香兩岸。”電影《上甘嶺》的主題歌,成為傳唱半個多世紀的經典。半個多世紀後的今天,另一條“大河”,以震驚世界的“中國速度”,成為推進超級計算機研制與應用的軍民融合“樣本”。這就是先後7次登上世界超算之巔的“天河”系列超級計算機。

進入新世紀,我國改革開放步伐加快,經濟社會發展對高性能計算提出了更高要求。然而,直至本世紀初,我國與國際先進水平仍存在差距。2007年,世界首台千萬億次超級計算機在美國問世,峰值計算速度達到每秒1456萬億次。

面對嚴峻挑戰,該校高性能計算創新團隊瞄準國際前沿,超前謀劃部署,吹響向千萬億次級超級計算機進軍的沖鋒號,向著計算機領域的“珠峰”攀登。

發展千萬億次超級計算機系統,被列入《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》,獲得國家“863”計劃重點課題支持,研制工作正式融入國家創新體系。2007年,該校與天津濱海新區簽訂合作協議,聯合開展千萬億次超級計算機研制,共同建設國家超級計算天津中心。

融入國家創新體系,走軍民融合自主創新道路,使我國千萬億次超級計算機研制邁入快車道。天津與“銀河”的聯姻,也使我國千萬億次超級計算機有了一個嶄新的名字——天河。

2009年10月,在中華人民共和國成立60周年之際,我國首台千萬億次超級計算機系統——天河一號研制成功,我國成為世界上第二個能研制超級計算機的國家。一年後,天河一號以驚人的運算速度在全球超級計算機500強榜單中位居世界第一,第一次將五星紅旗插上世界超算之巔。

然而,僅僅過了不到8個月,天河一號就被擠下冠軍台,兩年之後排名滑落至第8名。面對超算領域的激烈競爭,如何創造新的“中國速度”?該校將軍民融合自主創新的目光,投向廣東珠三角地區。他們與廣州市簽署合作協議,在更高起點上前瞻謀劃我國新一代超級計算機研制與應用工作。

2013年6月17日,中國超算“王者歸來”,天河二號以每秒5.49億億次的峰值計算速度和每秒3.39億億次實測計算速度,再次登上全球超級計算機500強榜首。此後,天河二號連續6次位居世界超算榜首。

“超算”加速引擎

在天津濱海新區服務外包產業園,一棟橘紅色大樓外牆上,“天河”兩個大字格外醒目。這棟建築面積達6500平方米的大樓,是國家超級計算天津中心。走進一樓近千平方米的主機房內,由140個機櫃組成的天河一號,排列成13行,猶如列隊受閱的方陣。

中心主任劉光明告訴記者︰“天河一號每天運行的計算任務多達1400多個,用戶近1000家,每天有1000多個科研團隊借助它開展高性能計算和海量數據處理等研究工作,已累計支持國家科技重大專項、973、863、國家自然科學基金等重大項目1200多項,取得了一批具有國際先進水平的科研成果,研發了一批具有自主知識產權的應用軟件。”

超級計算機被譽為人類探索自然奧秘的“天文望遠鏡”。科學家可以借助它更好地理解自然世界、發現科學規律,從而推動科技進步。如今,以“天河”為業務主機,已建成天津、廣州、長沙三大超算中心,構建起材料科學與工程計算、生物計算與個性化醫療、裝備全數字設計與制造、能源及相關技術數字化設計、天文地球科學與環境工程、智慧城市大數據和雲計算等6個應用服務平台,為國內外近3000家用戶提供高性能計算和雲計算服務,支撐2000多項重點課題研究。

2011年初,中石油首次將面積達1060平方公里石油勘探地震數據放在天河一號上進行計算,僅用16個小時就完成計算處理任務,運算效率提高30多倍。中國商飛北京民用飛機技術研究中心,利用天河二號進行大型客機全參數氣動優化設計計算,僅用6天時間就完成過去需要兩年才能完成的計算量。

中國工程院院士、該校計算機學院院長廖湘科說,隨著應用領域的不斷擴展,“天河”系列超級計算機日益顯示出作為國家重要基礎設施的強大支撐作用,成為國家科技創新和經濟社會發展的強勁引擎。

40年彈指一揮間。我國高性能計算技術從“跟跑”到“領跑”的跨越,是改革開放催生神州巨變的縮影,更是走中國自主創新道路書寫的嶄新篇章。據介紹,運算速度將達到百億億次的天河三號,將實現所有元器件的國產化,預計2020年研制成功並投入使用。

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