光與電的碰撞間，計(jì)算速度正升至越來(lái)越高的位置。2016年，一臺(tái)國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)斬獲了多項(xiàng)國(guó)際級(jí)大獎(jiǎng)，讓世界領(lǐng)略到“中國(guó)速度”，也讓全球記住了它的名字：“神威·太湖之光”。如今手握計(jì)算的“超級(jí)法寶”，“神威·太湖之光”的運(yùn)營(yíng)方國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心正積極組建超算互聯(lián)網(wǎng)，促使多臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)構(gòu)成宏大“超算宇宙”。今年7月，國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心無(wú)錫中心鹽城分中心揭牌，將打造一個(gè)設(shè)施一流、功能齊全的高性能計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。鹽城分中心是搭建超算互聯(lián)網(wǎng)的第一步，連接完成后，在無(wú)錫就可以輕松調(diào)度鹽城的算力，讓兩臺(tái)計(jì)算機(jī)共同求解一個(gè)任務(wù)。
全國(guó)產(chǎn)化研發(fā)，超快速度譜寫(xiě)中國(guó)傳奇
這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)到底有多快？數(shù)據(jù)來(lái)看，由全國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)“申威26010”處理器構(gòu)建的超級(jí)計(jì)算機(jī)，峰值性能超過(guò)125petaflops。系統(tǒng)峰值性能12.5億億次，持續(xù)性能9.3億億次，性能功耗比每瓦特60.5億次。超算中心主任楊廣文的形容十分具體： “1分鐘的計(jì)算能力，大約是全球70多億人同時(shí)用計(jì)算器不間斷計(jì)算32年。”
算力之高，在于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了多核并行。如今，一臺(tái)擁有少量cpu的計(jì)算機(jī)已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)下愈發(fā)復(fù)雜的計(jì)算需求?！拔覀冞@臺(tái)機(jī)器一共有40960個(gè)芯片，將近1100萬(wàn)個(gè)核。計(jì)算機(jī)運(yùn)行起來(lái)的時(shí)候，相當(dāng)于同時(shí)調(diào)動(dòng)了1100萬(wàn)個(gè)核來(lái)處理事情，這是一個(gè)非常艱巨的工作。”楊廣文說(shuō)。建造關(guān)鍵技術(shù)自主可控的國(guó)產(chǎn)化超級(jí)計(jì)算機(jī)，是大勢(shì)所趨。
值得欣喜的是，數(shù)年后這個(gè)裝配了國(guó)產(chǎn)芯的計(jì)算機(jī)“鋒利如初”，持續(xù)在國(guó)家級(jí)課題上大顯身手：近日，超算中心的高萍博士申請(qǐng)的青年科學(xué)基金項(xiàng)目順利獲批，項(xiàng)目“面向大規(guī)模二維材料體系的千萬(wàn)核可擴(kuò)展分子動(dòng)力學(xué)模擬算法研究”，利用“神威·太湖之光”的強(qiáng)大計(jì)算能力，以期推動(dòng)材料科學(xué)領(lǐng)域的研究。
用好計(jì)算“法寶”，增強(qiáng)國(guó)家“科學(xué)話(huà)語(yǔ)權(quán)”
“神威·太湖之光”的榮譽(yù)榜上，不僅連續(xù)四次問(wèn)鼎世界超級(jí)計(jì)算機(jī)top500榜單，更有基于“神威·太湖之光”系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用“千萬(wàn)核可擴(kuò)展全球大氣動(dòng)力學(xué)全隱式模擬”與“非線(xiàn)性地震模擬”兩次獲得世界高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)——“戈登·貝爾”獎(jiǎng)。
用最好的計(jì)算機(jī)，解決最核心的問(wèn)題，得到最漂亮的結(jié)果，楊廣文如此形容超算中心近200人團(tuán)隊(duì)的核心工作。這個(gè)計(jì)算界的“法寶”，正為越來(lái)越多的重要項(xiàng)目提供支撐。在清華大學(xué)、北京師范大學(xué)的接力攻關(guān)下，利用“神威·太湖之光”實(shí)現(xiàn)了全球3公里高分辨率地球系統(tǒng)數(shù)值模擬成果，不僅全面提高我國(guó)應(yīng)對(duì)極端氣候事件和自然災(zāi)害的減災(zāi)防災(zāi)能力，還大大增強(qiáng)了中國(guó)在全球溫室氣體減排談判中的“科學(xué)話(huà)語(yǔ)權(quán)”。
超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用圖譜中，有針對(duì)國(guó)家重大需求問(wèn)題的“頂天”工作，也有促進(jìn)應(yīng)用的“立地”工作。風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電曾因?yàn)楣╇娏坎环€(wěn)定而被視為“垃圾電”，借助超強(qiáng)算力實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)后，重要性慢慢提升?！爸挥泄浪愕臏?zhǔn)確度超過(guò)80%才能夠使新能源所發(fā)的電并入國(guó)家電網(wǎng)，有效節(jié)約火力發(fā)電?！睏顝V文說(shuō)。其實(shí)，大到燃?xì)廨啓C(jī)、船舶等重大裝備的研發(fā)，小到基因測(cè)序，都可以通過(guò)超算的算力完成——涉及的領(lǐng)域包含船舶工程、新材料新能源等20多個(gè)。
宏大“超算宇宙”，從算力支持轉(zhuǎn)為算力服務(wù)
超算中心內(nèi)，包括周捍瓏在內(nèi)的一批工程師，正在組建超算互聯(lián)網(wǎng)原型項(xiàng)目——可以將其想象為“超算宇宙”的連接器。原型項(xiàng)目可支持未來(lái)網(wǎng)絡(luò)帶寬升級(jí)和接入更多符合條件的國(guó)家級(jí)及其他各級(jí)超算中心、資源供應(yīng)商與用戶(hù)單位。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，能夠有效調(diào)動(dòng)有空檔期的超算資源，讓用戶(hù)基于一個(gè)平臺(tái)調(diào)用多個(gè)相隔數(shù)千公里的計(jì)算機(jī)。上述鹽城分中心將率先驗(yàn)證、應(yīng)用超算互聯(lián)網(wǎng)，未來(lái)算力網(wǎng)將與更多超級(jí)計(jì)算機(jī)聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建龐大的“超算宇宙”。
龐大“超算宇宙”的終極目的，連接多臺(tái)計(jì)算機(jī)并肩“作戰(zhàn)”。正如鹽城分中心的建造目的：讓超級(jí)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)化?！斑@臺(tái)計(jì)算機(jī)的使用是有門(mén)檻的，像遠(yuǎn)景、商發(fā)這樣的大企業(yè)，有能力自研仿真軟件，我們可以在它們的基礎(chǔ)上為軟件做高性能改造，用我們的算力來(lái)‘跑’軟件，提高仿真的并行規(guī)模和效率。但不少需要算力的中小科技型企業(yè)甚至不知道如何使用超算這個(gè)工具。”周捍瓏說(shuō)。
算力真正“下沉”的前提是超算與企業(yè)合作的思路從“硬件端”轉(zhuǎn)向“服務(wù)端”?！拔覀冡槍?duì)特定行業(yè)、特定場(chǎng)景開(kāi)發(fā)了多款定制app，就像一個(gè)計(jì)算公式，用戶(hù)只要輸入?yún)?shù)就可以基于超算強(qiáng)大算力完成工業(yè)仿真?！敝芎喘囌f(shuō)。鹽城分中心試水成功之后，超算互聯(lián)網(wǎng)將聯(lián)動(dòng)來(lái)自北京、廣東等多地的超級(jí)計(jì)算機(jī)，為制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型提供重大利好。