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　　超級計(jì)算機(jī)代表了最強(qiáng)計(jì)算力，它反映了一個(gè)國家科技綜合實(shí)力，被譽(yù)為國家科學(xué)發(fā)展的基石。經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國超級計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)位于世界前列。超級計(jì)算機(jī)究竟能做什么呢？

　　2018年7月5日，泰國當(dāng)?shù)貢r(shí)間下午5點(diǎn)45分左右，在泰國南部普吉府，兩艘載有127名中國游客的游船在返航普吉島途中，突遇特大暴風(fēng)雨，分別在珊瑚島和梅通島發(fā)生傾覆。

　　中國游客共75人獲救，47人不幸遇難，事故發(fā)生后第三天，一份詳細(xì)的出事海域搜救海況信息，從國家海洋局第一研究所發(fā)送到泰國前方救援指揮部手中，為前方救援部署提供了準(zhǔn)確可靠的科學(xué)依據(jù)。

　　△國家海洋局第一海洋研究所副所長喬光利

　　從7月7日起，國家海洋局第一研究所每天早上8點(diǎn)前，都會將一份詳盡的搜救信息準(zhǔn)時(shí)發(fā)送到泰方搜救指揮部，在信息的指引下搜救隊(duì)找到了一個(gè)又一個(gè)失聯(lián)人員。

　　之所以國家海洋局第一研究所，有能力第一時(shí)間提供給泰方精準(zhǔn)的海況數(shù)據(jù)，得益于自主原創(chuàng)建立的“浪潮流耦合模式”，該模式把海浪、潮浪、環(huán)流等原來習(xí)慣于單獨(dú)研究的數(shù)據(jù)全部整合起來一并研究，預(yù)報(bào)精度才得以大幅提升。這種新模式已經(jīng)被歐美數(shù)個(gè)海洋科技發(fā)達(dá)國家所采用，但耦合起來產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是驚人的，想采用耦合研究模式的前提是必須擁有強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī)。

　　△“天河二號”超級計(jì)算機(jī)

　　大小超算系統(tǒng)的結(jié)合使用成為了海洋一所科研應(yīng)用的新常態(tài)，已經(jīng)成為了海洋一所科研不可或缺的利器。在試驗(yàn)室中利用水槽來人工造浪，來精確模擬和控制海浪的大小，將獲得的數(shù)據(jù)找到規(guī)律，用于海浪模式的驗(yàn)證和演算。

　　“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī)連續(xù)四年問鼎全球榜首

　　從沉船事故的緊急救援，到風(fēng)電場選址建設(shè)，超級計(jì)算機(jī)立下了汗馬功勞。超級計(jì)算機(jī)到底長什么樣？為什么會有如此強(qiáng)大的運(yùn)算能力呢？

　　2016年6月，由中國國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制的，世界首臺峰值運(yùn)算性能超過每秒十億億次的超級計(jì)算機(jī)——“神威·太湖之光”就誕生在國家超級計(jì)算無錫中心。在過去的兩年里它連續(xù)4次問鼎了全球超級計(jì)算機(jī)榜首。

　　△國家超級計(jì)算無錫中心

　　國家超級計(jì)算無錫中心主任 楊廣文：超級計(jì)算機(jī)實(shí)際上就是把眾多處理器通過網(wǎng)絡(luò)連起來，然后去解決問題。

　　“神威·太湖之光”擁有40個(gè)運(yùn)算機(jī)艙，每個(gè)機(jī)艙里面有1024個(gè)核處理器，整套機(jī)器中核處理器多達(dá)40960個(gè)。

　　我國自主研發(fā)的申威26010核處理器就是太湖之光超級計(jì)算機(jī)的CPU，雖然只有5平方厘米，但里面卻擁有數(shù)十億個(gè)晶體管，集成了260個(gè)核運(yùn)算中心，就是人們通常所說的擁有260核。運(yùn)算速度達(dá)到每秒3萬億次，相當(dāng)于我們40臺普通家用電腦連接起來每秒運(yùn)算的總和。而它的運(yùn)算能力可以達(dá)到每秒12.5億億次，相當(dāng)于全球72億人要用電腦不間斷地計(jì)算32年。

　　楊廣文介紹說，“神威·太湖之光”采用直流供電、全機(jī)水冷等關(guān)鍵技術(shù)，有效解決了超高速運(yùn)行芯片散熱問題，并建立從處理器、部件、系統(tǒng)到軟件與應(yīng)用的全方位低功耗設(shè)計(jì)與控制體系，有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效節(jié)能。

　　△“神威·太湖之光”采用直流供電技術(shù)

　　國家超級計(jì)算無錫中心主任 楊廣文：自主研發(fā)的管理和控制系統(tǒng)，包括容錯(cuò)和節(jié)點(diǎn)性休眠，它長時(shí)間不干活就讓它休息。

　　“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī)憑借優(yōu)異的性能，自2016年6月發(fā)布以來，在全球超級計(jì)算機(jī)中取得了峰值性能、持續(xù)性能、性能功耗比三項(xiàng)世界第一，并連續(xù)四次榮獲世界超級計(jì)算機(jī)TOP500榜單第一。

　　《紐約時(shí)報(bào)》網(wǎng)站刊文表示，中國將開發(fā)出可以令中國超級計(jì)算機(jī)更全面、兼容性更好的芯片。

　　英國廣播公司報(bào)道稱，排名的逆轉(zhuǎn)反映了中國在研發(fā)方面的投入增加。最近的一項(xiàng)研究顯示，中國現(xiàn)在占全球超級計(jì)算機(jī)研發(fā)總支出的20％左右。

　　我國在超算領(lǐng)域長達(dá)20多年不斷持續(xù)地投入，使我國超算自主創(chuàng)新能力不斷提升，2012年運(yùn)算速度超越美國位列世界第一，直到6年后，2018年6月美國IBM公司對外宣布，“頂點(diǎn)”超級計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度達(dá)到了每秒20億億次，超過“太湖之光”每秒12.5億億次一舉奪得世界超級計(jì)算機(jī)頭名的寶座，也是自2012后，美國首次在該領(lǐng)域領(lǐng)先中國。

　　楊廣文告訴記者，我國“超算”確實(shí)是走過了一條超常規(guī)發(fā)展之路。按照國際常規(guī)，20年計(jì)算速度提高100萬倍，而我們在過去20年里，“超算”運(yùn)行速度提高了5000多萬倍。而伴隨這個(gè)發(fā)展過程，國外對超算核心部件“禁運(yùn)”的陰云，始終籠罩著中國超算人，掌握自主可控的核心技術(shù)成為了幾代超算人的夢想，“中國芯”、“申威26010”成了我國自主研發(fā)打破30年技術(shù)封鎖的一柄利器。

　　2016、2017連續(xù)兩年，“神威?太湖之光”系統(tǒng)開發(fā)全機(jī)應(yīng)用入圍“戈登?貝爾”獎(jiǎng)提名?！案甑?貝爾”獎(jiǎng)，是世界工程界三大最高獎(jiǎng)項(xiàng)之一，被譽(yù)為“超級計(jì)算領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)”，由美國計(jì)算機(jī)協(xié)會與美國電氣電子工程師協(xié)會聯(lián)合頒發(fā)，每年頒發(fā)給當(dāng)年在高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最杰出的研究團(tuán)隊(duì)?！案甑?貝爾”獎(jiǎng)設(shè)立近30年來，幾乎全被美國和日本壟斷，之前中國團(tuán)隊(duì)從未入圍。

　　2016年度戈登貝爾獎(jiǎng)的謎底，在美國鹽湖城舉行的國際超算大會上揭曉，中科院軟件所楊超研究員，與清華大學(xué)副教授薛巍、付昊桓等人，聯(lián)合北師大組成的研究團(tuán)隊(duì)，憑借在神威太湖之光上運(yùn)行的“全球大氣非靜力云分辨模擬應(yīng)用”，一舉奪得該項(xiàng)錦標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了我國高性能計(jì)算應(yīng)用成果在該獎(jiǎng)項(xiàng)上零的突破。

　　由于國外超算研發(fā)時(shí)間早，應(yīng)用平臺成熟，在應(yīng)用領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，而我國“超算”發(fā)展起步晚，對于超算系統(tǒng)的應(yīng)用，要完全通過專業(yè)人員，使用計(jì)算機(jī)專用語言來調(diào)用超算運(yùn)行，專業(yè)程度非常高，無形中提高了使用門檻。以往更多地是面向科研機(jī)構(gòu)、高校在使用，許多有超算需求的中小型企業(yè)只能望而興嘆。

　　2018年7月5日，國家超級計(jì)算無錫中心研發(fā)的“太湖之光”云平臺系統(tǒng)正式上線，可以大大降低使用“太湖之光”超級計(jì)算機(jī)的門檻，中小企業(yè)完全能夠輕松地使用“太湖之光”。

　　國家超算無錫中心云平臺環(huán)境部主管 趙建喬：我們做這個(gè)目的主要是在其中找一個(gè)平衡點(diǎn)，讓懂計(jì)算機(jī)的人他們不需要關(guān)心應(yīng)用的流程到底是什么樣的，懂應(yīng)用的人不需要關(guān)心在太湖之光上面到底是怎么算的，只要把他的要求提出來，我們給他把輸出的結(jié)果算出來就可以了。

　　為了解決國產(chǎn)超算系統(tǒng)應(yīng)用軟件少、使用成本高這些掣肘超算應(yīng)用的瓶頸問題。將原有軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)碼開發(fā)的同時(shí)，又搭建了“太湖之光”超算云社區(qū)，將應(yīng)用平臺開放來調(diào)動更多客戶資源共同開發(fā)軟件，互惠互利促進(jìn)超算軟件應(yīng)用發(fā)展。

　　△“神威太湖之光”高性能計(jì)算機(jī)通用云桌面系統(tǒng)正式上線運(yùn)行

　　不僅如此“太湖之光”超算小型機(jī)，也已經(jīng)研發(fā)成功，未來“太湖之光”可以根據(jù)企業(yè)機(jī)構(gòu)不同使用需求來個(gè)性化定制屬于自己的超級計(jì)算機(jī)。

　　與此同時(shí)，超算界的下一頂“皇冠”百億億次的“E級超算”爭奪戰(zhàn)也已經(jīng)打響，在百億億級領(lǐng)域我國的實(shí)力不容小覷。就在美國“頂點(diǎn)”超級計(jì)算機(jī)研制出不久，國家超算天津中心對外展示了我國新一代百億億次超級計(jì)算機(jī)“天河三號”原型機(jī)，今年7月初“太湖之光”百億億級原型機(jī)也已經(jīng)組裝完成。

　　作為我國“十三五”高性能計(jì)算機(jī)課題組專家成員，楊廣文介紹按照我國“十三五”重大科技專項(xiàng)計(jì)劃，再過2到3年后，我國將完成百億億次超級計(jì)算的研制。此次“百億億級”產(chǎn)品研發(fā)的設(shè)計(jì)理念將進(jìn)行重大調(diào)整，從原先單一的速度發(fā)展，向速度和應(yīng)用并跑發(fā)展的重大改變。

　　半小時(shí)觀察：科技，既要重研發(fā) 也要重推廣

　　超級計(jì)算機(jī)的研制能力是衡量一個(gè)國家科技水平的重要標(biāo)志，這樣的高科技絕對是高大上，但高大上并不意味著不食人間煙火，科技成果如果只是掛在墻上、鎖在柜中就失去了應(yīng)有的價(jià)值。對科技，我們既要重研發(fā)，也要重推廣。眼下，超算在國內(nèi)各行各業(yè)得到了廣泛、良好的應(yīng)用，我們希望有更多的科技成果能夠像超算這樣，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會生活提供服務(wù)。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)