來源：河北日?qǐng)?bào)，http://hbrb.hebnews.cn/html/2016-12/08/content_141845.htm
“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)
“神威·太湖之光”運(yùn)算節(jié)點(diǎn)板
記者 周 潔
近日，新一期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)（TOP500）榜單在美國(guó)鹽湖城公布，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”再次摘得世界最快超算頭銜，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)超算系統(tǒng)在TOP500榜單上的八連冠。
同時(shí)，基于“神威·太湖之光”設(shè)計(jì)的“千萬核可擴(kuò)展全球大氣動(dòng)力學(xué)全隱式模擬”應(yīng)用項(xiàng)目首度問鼎“戈登貝爾獎(jiǎng)”，這是我國(guó)首次獲得這一超算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)。
“超算技術(shù)的實(shí)力體現(xiàn)出國(guó)家的綜合國(guó)力，而超算技術(shù)的應(yīng)用則體現(xiàn)出一個(gè)國(guó)家高性能計(jì)算的軟實(shí)力。”12月1日，石家莊鐵道大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授王威在接受采訪時(shí)表示，中國(guó)超算已叩響超算強(qiáng)國(guó)之門，正憑借速度和應(yīng)用的雙重優(yōu)勢(shì)，在世界超算舞臺(tái)上迅速崛起。
大展神威： 每秒9.3億億次浮點(diǎn)運(yùn)算
近日公布的最新榜單上，“神威·太湖之光”以較大的運(yùn)算速度優(yōu)勢(shì)輕松摘得世界最快超算頭銜，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)超算系統(tǒng)在全球TOP500榜單上的八連冠。
這已不是“神威·太湖之光”第一次展現(xiàn)神威。在今年6月的排行榜上，這臺(tái)由中國(guó)國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制，安裝在國(guó)家超級(jí)計(jì)算無錫中心的超算系統(tǒng)橫空出世，以每秒9.3億億次的浮點(diǎn)運(yùn)算速度出人意料地奪冠，擊敗了連續(xù)三年霸占TOP500榜首的我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河二號(hào)”。
根據(jù)TOP500榜單公布數(shù)據(jù)，“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的峰值性能達(dá)到每秒12.5億億次，持續(xù)性能達(dá)到每秒9.3億億次，性能的功耗比達(dá)到每瓦60億次，這三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)均居世界第一。
“這臺(tái)超算系統(tǒng)運(yùn)算神速，遠(yuǎn)超你我想象。”王威舉例說，它一分鐘的計(jì)算能力，相當(dāng)于全球72億人用計(jì)算器不間斷計(jì)算32年。
不僅性能指標(biāo)攀上世界之巔，中國(guó)上榜系統(tǒng)總數(shù)也與美國(guó)并駕齊驅(qū)。繼今年6月，中國(guó)首次把上榜總數(shù)長(zhǎng)期獨(dú)占鰲頭的美國(guó)“拉下馬”后，此次中美又打了個(gè)平手，以171臺(tái)上榜數(shù)量并列第一。
“鑒于每期都會(huì)有約150個(gè)系統(tǒng)跌出榜單，中國(guó)能與美國(guó)持平再獲第一，說明中國(guó)超算的研發(fā)與生產(chǎn)活力強(qiáng)，源源不斷安裝新的系統(tǒng)。”王威認(rèn)為。
“超算對(duì)科技、經(jīng)濟(jì)與軍事等多個(gè)領(lǐng)域至關(guān)重要，某種意義上它就是一種競(jìng)爭(zhēng)。”王威表示，隨著近年來我國(guó)在超算方面大力投資，中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)到達(dá)一個(gè)非常有競(jìng)爭(zhēng)力的階段，成為美國(guó)、日本等超算大國(guó)的有力挑戰(zhàn)者。
“不過，可以預(yù)見的是，未來的超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽仍將非常激烈。”王威表示，目前各國(guó)都正在以前所未有的力度打造超算系統(tǒng)，近日日本宣布將在2017年年底前制造全球最快、效率最高的超級(jí)計(jì)算機(jī)，美、日、中等國(guó)家都已宣布下一代百億億次超算研制計(jì)劃，將來超算榜首很可能會(huì)交替領(lǐng)先。
打破封鎖：
世界最強(qiáng)“大腦”安上“中國(guó)芯”
今年6月，完全由中國(guó)設(shè)計(jì)制造的“神威·太湖之光”登上全球超算TOP500榜首，成為“新科”世界最強(qiáng)“大腦”。這一天，距美國(guó)宣布對(duì)我國(guó)四家單位實(shí)施高性能計(jì)算芯片禁運(yùn)，僅1年零2個(gè)月時(shí)間。
“核心技術(shù)是買不來的。”王威表示，“神威·太湖之光”首次采用中國(guó)自主研發(fā)的處理器“申威26010”，成功打破了美國(guó)的技術(shù)封鎖，證明中國(guó)人有能力用國(guó)產(chǎn)處理器構(gòu)建世界最高性能的超級(jí)計(jì)算機(jī)。
“申威26010”眾核處理器雖然只有一英寸大小，但是它的計(jì)算速度達(dá)到了每秒3萬億次，相當(dāng)于20臺(tái)目前市場(chǎng)上主流筆記本的計(jì)算速度，在高性能、計(jì)算密度和低功耗方面都有獨(dú)特技術(shù)。
“申威處理器在眾核處理器體系結(jié)構(gòu)方面有重大原始創(chuàng)新，引領(lǐng)了高性能處理器發(fā)展潮流。”王威介紹，申威眾核處理器采用片上融合異構(gòu)眾核架構(gòu)，對(duì)比美、日等國(guó)的E級(jí)計(jì)算機(jī)研發(fā)計(jì)劃，國(guó)外同行未來將采用的技術(shù)路線與我們的思路非常接近，但到2018年才能走到真正的異構(gòu)眾核架構(gòu)。
“處理器實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化所帶來的意義遠(yuǎn)不止超算系統(tǒng)，也許不出20年，‘中國(guó)芯’將普及到我們使用的每一臺(tái)電腦上，與每個(gè)人的工作生活息息相關(guān)。”王威表示，近年來我國(guó)不斷加強(qiáng)國(guó)產(chǎn)化信息產(chǎn)品的研發(fā)和使用力度，自主研發(fā)的硬件、軟件和生產(chǎn)力工具等都在快速發(fā)展，形成完整的國(guó)產(chǎn)化信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)只是時(shí)間問題。
“核心處理器的開發(fā)需具備尖端技術(shù)，能在短時(shí)間內(nèi)自主設(shè)計(jì)研發(fā)出完全國(guó)產(chǎn)化的處理器，非常了不起。”王威坦言，但不得不承認(rèn)，我國(guó)超算系統(tǒng)處理器領(lǐng)域仍存在明顯短板，與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距。
“雖然中國(guó)在處理器研制上取得了突破，但并非掌握了所有核心技術(shù)。”王威介紹，比如處理器架構(gòu)仍是依托其他國(guó)家，沒有形成自己的完整設(shè)計(jì)方法和制造工藝。在性能功耗比和效率等方面，與其他國(guó)家仍存在一定差距等。
應(yīng)用突圍：
三十年來首次問鼎應(yīng)用最高獎(jiǎng)
國(guó)際超算大會(huì)上，“千萬核可擴(kuò)展全球大氣動(dòng)力學(xué)全隱式模擬”應(yīng)用項(xiàng)目一舉摘得“戈登貝爾獎(jiǎng)”。這項(xiàng)基于“神威·太湖之光”設(shè)計(jì)的應(yīng)用項(xiàng)目，第一次將中國(guó)超算應(yīng)用帶到了世界舞臺(tái)中央。
“這是我國(guó)超算應(yīng)用團(tuán)隊(duì)近三十年來首次獲得這一有著‘超算應(yīng)用諾獎(jiǎng)’之稱的全球最高獎(jiǎng)，”王威表示，說明中國(guó)不僅能夠造好的計(jì)算機(jī)，也能用好計(jì)算機(jī)，在應(yīng)用方面達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
“從‘神威·太湖之光’6月正式發(fā)布到現(xiàn)在，上百個(gè)應(yīng)用已經(jīng)在‘跑’。”王威介紹，大家十分關(guān)注的天宮一號(hào)再入路徑預(yù)測(cè)計(jì)算，以及國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919精細(xì)數(shù)值模擬工作，用的都是這臺(tái)超算。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至目前已有100多家科研單位、100多個(gè)大型應(yīng)用在“神威·太湖之光”系統(tǒng)上運(yùn)行，涉及氣候氣象、海洋、航空航天、生物、材料、高能物理、藥物、生命科學(xué)等19個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
“追逐超算的意義不僅僅是贏得速度之爭(zhēng)，更重要的是要以超算‘致用’，獲得更廣泛的成果和效益。”王威認(rèn)為，隨著國(guó)產(chǎn)超算一步步實(shí)現(xiàn)逆襲，我國(guó)超算應(yīng)用研究正一步步邁上快速發(fā)展的軌道。
“事實(shí)上，看似高大上的超算技術(shù)，早已融入我們生活的方方面面。”王威說，比如氣象臺(tái)的天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)度一直在提升，這背后其實(shí)都是超級(jí)計(jì)算機(jī)的功勞。在民用用途上，超級(jí)計(jì)算機(jī)可以用在石油勘探、藥物開發(fā)和汽車設(shè)計(jì)等方面。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對(duì)人體血流進(jìn)行模擬與分析，可以及時(shí)有效地判定一個(gè)病人是否會(huì)發(fā)生腦梗塞的風(fēng)險(xiǎn)等。
不過王威強(qiáng)調(diào)，雖然中國(guó)超算應(yīng)用行業(yè)發(fā)展越來越快，但中國(guó)與美國(guó)在應(yīng)用方面的技術(shù)差距依然不容忽視，“比如大量軟件企業(yè)難以投入研發(fā)與國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)相配套的應(yīng)用軟件，因此導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)難以推廣應(yīng)用。”
“這些現(xiàn)象正在逐漸得到改善，國(guó)家‘十三五’規(guī)劃對(duì)超算應(yīng)用的支持力度達(dá)到有史以來的最高水平。”王威估計(jì)，中國(guó)通過10年左右的努力，將建立起高性能計(jì)算系統(tǒng)發(fā)展的完整生態(tài)環(huán)境。