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从受造于人到保险自立可控!中国超算发明了奇

时间:2021-06-30   浏览次数:

高性能超级计算机,是天下发动国家争夺的主要“制高点”,对国家保险、经济跟社会发作,存在无足轻重的收持感化。果此加速发展超级计算机,推行超级计算机应用,对我国科学研究、推进科技翻新和增进经济社会高品质发展意思重大。

40多年来,我国超级计算机阅历了从无到有、从跟跑到部分当先、从关键核心技术引进到真现自主可控的艰苦发展过程。

敢于突破启锁

我国超算技巧没有再受制于人

“多年来,中、美、日等国在超级计算机领域的竞争,现实就是科技气力与总是国力的竞争。”中国科学院计算技术研究所研究员张云泉说,我国几代超算人前仆后继,创造出了不得的“奇观”。停止目前,天河二号、“神威·太湖之光”等国产超级计算机,在国际超级计算机大赛上,共拿下10个世界第一。

超级计算机“天河二号”。图片起源:视觉中国

在国家超级计算无锡中心主任杨广文的影象中,上世纪70年月,尾台超级计算机问世后,国际上对超级计算机的需要猛删。发达国家在重点工业领域,应用超级计算机获得了多方面的冲破。其时,米国、岛国等国在一些要害中心技术上,对中国周全封闭。

当时,我国因为没有高性能的计算机,局部石油矿躲数据和材料不能不用飞机收来国中处理,不只用度高贵,并且受制于人。

当时,我国曾向某发达国家提出入口一台性能不算很高的超级计算机,对方却答复:必需要为这台机器建一个六面不透光的“安全区”,能进进“安全区”的只能是巴黎兼顾组织的工作人员。

1978年,党的十一届三中全会召开,推开了改造开放的尾声。也就是在这一年,我国正式开动巨型计算机的研制工作。

“为何要研制自己的巨型计算机?由于中国要弄四个古代化,不克不及不巨型计算机!”杨广告示诉科技日报记者,超级计算机由大度的计算节点构成,每一个计算节点由一些CPU(中心处置器)构成,计算节点由高速互联收集衔接起来。除此除外,全部系统借包含大范围存储系统、系统软件、应用软件和热却系统等。因此短时光内,我国要念在超级计算机核心技术上与得重大打破、跑活着界前线,不是一件轻易事。

但是,我国的科研人员并已被面前的艰苦吓倒。事先,他们头脑里只要一个动机:早日制出中国人本人的巨型计算机,技术上不再受制于人。

从1978年到1983年,这5年里,承当此项任务的研发团队,出日没夜的坚强拼搏,解决了多数个基本实践、技术和制作工艺问题,霸占了数以百计的闭键技术易关,发明性地提出了“单向量阵列”构造并实现全体设计,比原规划提早一年景功研制出“河汉-Ⅰ”巨型计算机,www.hg35.com

1983年12月26日,我国第一台亿次巨型计算机“天河-Ⅰ”正式经由过程国家技术判定,系统到达并跨越了预约的性能目标,机器整体稳固牢靠,且经费只用了原方案的1/5。

这标志着中国成为世界上多数几个可能自力设计和研制亿次巨型计算机的国家。

面背国家需供

实现真正安全自主可控

“从2002年以后,经过15年的高速发展,中国超算完成了平安、自立、可控。”杨广文说。

近10年来,我国从基于自主可控超级计算机系统的软件与应用、办事于国家特别须要和高新技术产业发展斟酌,重新规划了超级计算机的研制工作。

“十三五”国家重点研发打算设破了“高机能计算”重点专项,正在下性能计算机研制、系统软件及运用等圆里赐与结构支撑。个中,研造“神威·太湖之光”便是国家重面构造发展的一项严重科研义务。

2013年4月22日,江苏省国民当局正式提出在无锡市扶植10亿亿次超级计算中心,获得科技部的支持;2014年3月5日,科技部批准“高效力计算机及应用办事情况(二期)”重大名目立项;2015年12月31日,“神威·太湖之光”超级计算机研制完成。

“神威·太湖之光”超级计算机机房。图片来源:视觉中国

用相干专家的话来讲,跟着“神威·太湖之光”超级计算机和“申威26010”处理器等标记性结果的呈现,攻破了历久以来国产超级计算机平台无“芯”可用的局势,奠基了安全、自主、可控的国产平台技术基础。

记者懂得到,“神威·太湖之光”超级计算机由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每台运算机柜包括4个由32块运算拉件组成的超节点,每块插件由4个运算节点板组成,一个运算节点板又包露两块“申威26010”高性能处理器。

“一台机柜就有1024块处理器,‘神威·太湖之光’国有40960块处理器。”杨广文说。

值得一提的是,“神威·太湖之光”也是我国第一台全体采取国产处理器构建的超级计算机。截至目前,其以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度,持续4次在全球超级计算机竞赛中夺冠。其中,2016年11月,“神威·太湖之光”以较大的运算速度上风再次夺得世界超算冠军,基于该超级计算机运行的高性能计算应用项目获得国际高性能计算应用领域最高奖——“戈登贝尔”奖,成为我国高性能计算应用发展的一个里程碑式的成绩。

“让基于自立可控超等计算机体系的软件与利用登上外洋顶峰,做强国产硬件,那是咱们超算人的寻求取幻想。”国度超等盘算无锡核心研收中央主任苦霖道。

比拼应用水平

让大机械施展出鸿文用

“超级计算机为解决工程和科学中的重大困难而生。”国家超级计算无锡中心副主任付昊桓说,权衡超级计算机的驾驶,不克不及只看运算速度,还要看应用火平。

“比拼谁的超级计算机‘跑’得更快,这类比赛曾一量在中、好、日、韩等国之间进止。不外,当初人人比的是,超级计算性能被用在甚么领域,这成为如今合作的症结点。”杨广文说。

那末,应若何让大机械发挥出大能力?

在杨广文看来,国家超级计算无锡中心重要的职责就是运维,运维的目标就是用好这台超级计算机。

近7年来,国家超级计算无锡中心的科研团队不负寡看,将理论与实际相联合,经过开展跨学科、跨单元的普遍交叉协作,使基于“神威·太湖之光”系统的并行应用成果频出。个中,利用“神威·太湖之光”超级计算机每秒10亿亿次的超强计算力,研发出的相关气候模拟、地震模拟、工业仿真、生物医药等领域的一系列国产应用软件,助力我国基础研究和工程创新,展现了国产超级计算机硬件与软件相结合的宏大潜力。

“神威太湖之光”超级计算机。图片来源:视觉中国

2017年11月17日,在米国丹佛举办的全球超级计算大会上,由中国科研团队完成的“非线性地震模拟”再获“戈登贝尔”奖。利用“神威·太湖之光”的强盛计算能力,该团队成功地设计实现了高可扩大性的非线性地震模拟东西。该对象初次实现了对唐山大地震产生过程的高辨别率准确模拟,使得科学家可以更好地舆解唐山大地震所酿成的影响,并对未来地震防备猜测等拥有重要的鉴戒意义。

另外,杨广文表现,超级计算机还能为野生智能领域的深度学习效劳。“现在,很多IT公司的技术担任人找到我们,主要因为我们开辟了大量基于深度进修算法的并行软件,研发了一个深度进修平台swCaffe。今朝,我们已开展的、基于超级计算机的深度学习应用,包括围棋、语音识别、医学图象辨认、远感图像分类、地动波余震特点识别、大规模冷冻电镜生物大份子本相高粗度重构等。”杨广文说。

杨广文告诉记者,目前国家超级计算无锡中心“神威·太湖之光”系统运行稳定,用户数目一直增添,机器利用率已超越50%,已完成200多项百万核大型问题的求解任务,跋及航空航天、进步制造、生物医药、新材料、新动力等重点领域,有用地支持了国家科学研究与产业创新。

这些重要的应用成果在国表里惹起了伟大反应,这证实“神威·太湖之光”可以支持具备策略需求的挑战性应用,并向世界展示了中国超级计算机的国际地位和重要硬套力。

值得一提的是,最近几年来,国家超级计算无锡中心高度器重人才引进与培养。目前,该中心领有海内外特聘专家30余人,专业波及计算机软硬件开辟、景象气候、生物基因、大陆物理、力学、大数据、云计算等。此外,该中心每一年还承担清华大学在读博士生、硕士生的培养任务。

杨广文表示,将来我国科研团队将持续缭绕提降国家科技立异才能,以“神威·太湖之光”超级计算机为基础, 进一步解决天气、情况、性命、资料和制造等领域的重大科学识题,研究高性能计算的核心技术、晋升高性能计算的应用程度、培育高性能计算人才,为我国基础研究及产业发展供给强无力的支持。(科技日报记者 过国忠 通信员 段芳)

亲历者说

付昊桓:让“神威·太湖之光”物尽其用

记者睹到付昊恒时,这位国家超级计算无锡中心(以下简称无锡中央)副主任、浑华年夜学天教系少聘教学身着红色任务服,正与团队职员探讨新的测试任务。

“在发展超级计算机方面,我们与外洋比拼的不仅是速率,更要比应用。今朝,在应用方面,能够说,我国已比肩一些发达国家。”付昊桓说。

如古,“神威·太湖之光”活着界超算发域的位置举足沉重,这离不开付昊桓等一批科研人员的支付。

国家超级计算无锡中心供图

2015年炎天,付昊桓带着一批青年科研人员离开无锡中心。他要做的就是,解决超算应用难题并造就相关人才。

“我们要让‘神威·太湖之光’物尽其用,更好地服务于国家需乞降经济社会发展。”付昊桓说。

付昊桓告诉记者,他们刚到无锡时,无锡中心还处于初建阶段,前提绝对粗陋,但能利用国产超算仄台推动应用软件的发展,团队贪图成员都觉得非常高兴和冲动。“那时,我们是做为用户往的,筹备用寒期3个月的时间,在这台全新的超算上研收回一款气象模仿软件。”他说。

但是,谁也没推测,从此“神威·太湖之光”成为付昊恒人生的重要幅员。2015年末,付昊桓被录用为无锡中心副主任,除启担研发工作外,他还要带领团队支持各领域的科学家开展系统研究。

付昊桓对无锡中心的定位,不但是运维一台强健的计算机,而是要将其挨形成为一个能会聚用户、会聚研究者的科创中心。现实上,要把无锡中心真挚搞起来,其实不容易,必需战胜一个又一个难关。

“超算应用是一个穿插学科,只有高低皆贯串起来,才干系统性地处理题目。”付昊桓说,他率领研究团队刚开端进行交叉学科研究有些苦楚,当心经由一段时间的磨开后,就可以看到学科间碰碰出的“水花”。

付昊桓告知记者,更年夜的挑衅则去自软件的死态。本有基于x86架构计划的大批迷信及工程计算软件,无奈间接在“神威·太湖之光”上高效运转。因而团队起首要对付软件禁止代码的转换、移植甚至从新设想。

“畸形的应用也就几千到几万行代码,而我们其时面貌的地球系统形式代码有远百万行。”付昊桓说,这百万行代码的转换进程只管十分艰巨,充斥了挑战,但也很风趣。

工夫不背有心人。经由过程与分歧领域科学家的配合,付昊桓带着研发团队以多维度并行及系统性劣化的新方式,胜利解决了上述软件方面的问题。

近6年来,付昊桓带领研发团队,利用“神威·太湖之光”超级计算机研发出气候模拟、地动模拟、产业仿实、生物医药等一系各国产应用软件。

在付昊桓看来,计算无极限,挑战无尽头。把世界领前的计算力转化为科研和产业上的价值,这仅仅只是开初。要想让我国超算赢在未来,就必须放慢培养高档次创新颖专业人才。因此,近些年来,付昊桓非常重视对人才的培养。

现在,令付昊恒快慰的是,研讨团队里多少位“90后”成员曾经站上了高性能计算答用研究范畴的国际舞台。此中,他亲身领导的专士生甘霖,于2018年枯获IEEE高性能专委会出色新秀奖。

大事记

1983年11月

我国第一台亿次巨型计算机“星河-Ⅰ”诞生

2009年10月

我国首台万万亿次超级计算机“河汉一号”出生

2010年

我国研发出第一台实测性能超千万亿次超级计算机“星云”

2014年11月

“河汉发布号”第四次取得齐球超级计算机500强榜单冠军

2016年6月

“神威·太湖之光”初次夺得寰球超级计算机500强榜单冠军

2016年11月

基于“神威·太湖之光”的应用初次失掉“戈登贝尔”奖

2017年11月

“神威·太湖之光”第四次获得全球超级计算机500强榜单冠军

2017年11月

基于“神威·太湖之光”的应用再获“戈登贝我”奖

责编:张婧妍

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