超級計(jì)算機(jī)“天河一號”自述每天忙啥

                                 名副其實(shí)的“超算紅人”

 

    在普通人看來我只是12排黑色的大柜子，但“人不可貌相”，我可是中國第一臺千萬億次超級計(jì)算機(jī)，也曾是世界上運(yùn)算速度最快的超級計(jì)算機(jī)，持續(xù)速度每秒2570萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算、峰值速度4700萬億次。如果換算成民用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，我運(yùn)算1小時，相當(dāng)于全國13億人同時計(jì)算340年以上。

    很多人認(rèn)識我是在2010年11月，我代表中國首次獲得世界超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單第一名，成為超算紅人。這個消息讓國家超級計(jì)算天津中心主任劉光明十分激動，他還記得以前在超算領(lǐng)域受制于人的日子，歐美等國不僅漫天要價(jià)，還要求給他們的計(jì)算機(jī)單獨(dú)造房子并且不準(zhǔn)中國人靠近。2010年，我不僅榮登榜首，還在國際上開創(chuàng)了CPU和GPU高效協(xié)同計(jì)算的先河（此前都是CPU運(yùn)算），國外不僅沒有能力再封鎖我國，還要派專家來參觀學(xué)習(xí)。

    國家投入4億元資金、科學(xué)家們宵衣旰食地研究我，之所以這么重視，是因?yàn)槿绻�缺乏自主的超級�?jì)算能力，在氣候、氣象、海洋與能源等關(guān)系國計(jì)民生的重大基礎(chǔ)領(lǐng)域，就無法開展長效氣象預(yù)報(bào)和高分辨率油氣勘探，會長期受制于人。

 

 

    2015年，美國啟動“國家戰(zhàn)略性計(jì)算計(jì)劃”，日本、歐盟、俄羅斯等國也都制定了超級計(jì)算發(fā)展計(jì)劃，超級計(jì)算是未來世界各國搶占的技術(shù)前沿，也是名副其實(shí)的“國之重器”。

                               

                       “算天”“算地”的“全能算將”

 

    我的本領(lǐng)很大，作為一個全能算將，“算天”“算地”“算人”都是我的拿手好戲。

“算天”是讓大飛機(jī)、航天器在我模擬的虛擬空間飛行，讓氣象、霧霾在我的數(shù)值時空里預(yù)測未來變化。聽起來很抽象？大家想象一下飛行器和航天器的尺寸就明白，實(shí)物實(shí)驗(yàn)不可行，成本也太高，且通過傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞開展飛行器設(shè)計(jì)已很難滿足需求。美國波音787客機(jī)70%的研發(fā)設(shè)計(jì)工作都由超級計(jì)算數(shù)值風(fēng)洞和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)完成，樣機(jī)建成直接進(jìn)入試飛�，F(xiàn)在，我已經(jīng)參與過“國產(chǎn)大飛機(jī)、宇宙飛船的全尺寸飛行氣動模擬”等重要研究工作。

    再說說霧霾預(yù)警吧。我與中國氣象局氣象科學(xué)研究院等單位合作，構(gòu)建了自動化實(shí)時霧霾預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，只需要23小時就能算出最長時效預(yù)報(bào)5天的數(shù)值預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)目前霧霾預(yù)報(bào)最高網(wǎng)格精度23公里，而過去，精度為50公里左右。通過對污染源、區(qū)域污染數(shù)據(jù)的精確分析，為未來霧霾治理提供預(yù)警及解決方案。要知道，以前這些都要依賴國外計(jì)算機(jī)，即使不考慮國家戰(zhàn)略意義，它們性能并不優(yōu)于我，投入費(fèi)用還是我的數(shù)倍。

    “算地”是能給地球做“CT”。過去在油氣勘探領(lǐng)域，我國缺乏強(qiáng)大能力的超級計(jì)算機(jī)，并且核心軟件需要從歐美幾大石油軟件巨頭購買，這樣在國際石油勘探上完全沒有競爭力。從2011年開始，我與中石油東方地球物理勘探研究院合作研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、技術(shù)成熟的石油地震勘探數(shù)據(jù)處理的核心軟件和處理平臺，原來需要30天完成的業(yè)務(wù)項(xiàng)目在我的處理平臺只需要16小時。這幫助我國石油公司在國際勘探競標(biāo)上成功擊敗歐美公司，完成了多個國際、國內(nèi)項(xiàng)目。

 

 

   “算人”是指探索人類大腦的秘密、破解人類基因密碼。腦科學(xué)是神經(jīng)疾病治療、人工智能等諸多領(lǐng)域取得突破的驅(qū)動力。在國內(nèi)的全腦三維成像領(lǐng)域，基于我的超級計(jì)算能力和并行處理技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)150倍以上的提升。原來一次鼠類全腦成像數(shù)據(jù)處理需要57天，現(xiàn)在12個小時就可完成。同時，我們也與神經(jīng)科學(xué)家合作開展我國腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真與超級計(jì)算的首次結(jié)合，將為我國腦科學(xué)下一步的創(chuàng)新發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

                           

 

    現(xiàn)在，每天都有60多名科學(xué)家和專業(yè)工程師在保障我運(yùn)行，每天都要花費(fèi)近10萬元為我提供動力。我可不是瞎忙，每天并發(fā)在線運(yùn)行的任務(wù)超過了1400個，這意味著每天有1400余項(xiàng)科技創(chuàng)新研究工作要靠我的超強(qiáng)能力來支撐，在世界上還沒有第二種科技服務(wù)公共平臺有如此大范圍的服務(wù)能力和對科技創(chuàng)新的支持能力。

    我的服務(wù)對象也很多，目前服務(wù)的科研、企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)用戶數(shù)已近1300家，主要用戶遍布全國30個省、自治區(qū)和直轄市。

    國家科技創(chuàng)新和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)離不開我。在我的超級計(jì)算平臺，有超過百家的科研團(tuán)隊(duì)在從事電子信息、納米、先進(jìn)復(fù)合、儲能、超導(dǎo)、磁性等新材料的計(jì)算模擬工作；中科院上海藥物研究所利用我的超算平臺并結(jié)合實(shí)驗(yàn)，從20多萬個代表化合物中篩選出抗癲癇先導(dǎo)藥物，北京生命科學(xué)研究所依托我研究未來代替抗生素治療細(xì)菌感染的新藥，可以說我已經(jīng)成為國內(nèi)藥物研發(fā)的重要支撐平臺。在基因測序領(lǐng)域，天津超算中心與華大基因等科學(xué)研究機(jī)構(gòu)開展合作，基于高效基因測序處理軟件進(jìn)行人、動物、植物等大規(guī)模群體基因分析，其中3000株水稻的基因組重測序分析，處理速度提升15倍……

    作為全球首個實(shí)現(xiàn)收支平衡并略有盈余的超級計(jì)算機(jī)，我不僅提供簡單的計(jì)算服務(wù)，還能幫助企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提升研發(fā)效率與市場競爭力。根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，我已為企業(yè)節(jié)省研發(fā)投入上億元，為企業(yè)帶來相關(guān)經(jīng)濟(jì)效益超過30億元。

    近幾年，天津一汽在發(fā)展過程中面對新車型高速更新的中國市場，由于缺乏高效的設(shè)計(jì)研發(fā)平臺等原因，想自力更生開發(fā)出核心產(chǎn)品基本沒有可能，逐步面臨困境。2014年下半年他們借助天河工程仿真平臺，使其新SUV整車氣動性研發(fā)周期由原來的36個月縮短到10天以內(nèi)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)出了城市小型SUV車型，提前上市的車型成為其市場銷售的主力。

    這一生能為促進(jìn)國家高端信息技術(shù)發(fā)展，支撐重大科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級與創(chuàng)新貢獻(xiàn)力量，我很榮幸和自豪。由于需求快速增長，我現(xiàn)在的利用率已經(jīng)超過90%，計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲能力已經(jīng)處于飽和運(yùn)行。不過大家不用擔(dān)心，我的弟弟“天河三號”馬上就要誕生了，它的運(yùn)行速度將是我的200倍。國家大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計(jì)劃、中國制造2025等重大發(fā)展規(guī)劃迫切需要超級計(jì)算能力的支持，我們一家都會擼起袖子加油干！