世界最快超算換角！中國新超算首次亮相一舉奪冠

世界上最快的計算機換角了!6月20日，在德國法蘭克福舉行的國際超算大會發布了超級計算機TOP500榜單，中國“神威太湖之光”計算機系統首次亮相，一舉奪冠。此前，由我國國防科學技術大學研製的“天河二號”已創下“六連冠”的輝煌戰績。這標誌着我國超級計算機研製能力已位居世界先進水平。

實現三大突破

“神威太湖之光”計算機系統由國家並行計算機工程技術研究中心研製，落户在國家超級計算無錫中心，2015年12月21日完成整機系統性能測試，目前由清華大學負責運營。

“‘神威太湖之光’的研製是‘十二五’期間國家863計劃信息技術領域的重要部署，也是國家長期支持、技術積累的成果。”國家超級計算無錫中心主任楊廣文教授介紹，這套超級計算機系統取得了三大突破，其峯值性能、持續性能、性能功耗比三項關鍵指標均居世界第一。

其一，數量級的突破。這是全球第一台運行速度超過10億億次/秒的超級計算機，峯值性能高達12.54億億次/秒，持續性能達到9.3億億次/秒，接近“天河二號”的3倍。楊廣文教授打了個比方説，“神威太湖之光”一分鐘的計算能力相當於全球72億人同時用計算器不間斷計算32年。

其二，自主研發的突破。與“天河二號”採用INTEL處理器不同，“神威太湖之光”全部採用自主中國芯：“申威26010”眾核處理器。在國家超級計算無錫中心1000平米的主機房內，整齊排布着兩組共40個運算機倉，每個機倉容納1024個芯片，共計40960個芯片。據介紹，其單芯片的計算能力相當於3台2000年全球排名第一的超級計算機，當前性能指標達到國際領先水平。

其三，綠色節能的突破。楊廣文教授説，過去超級計算機的用電量堪比一箇中小城市，業界因此把能效比作為衡量其先進性的一項重要指標。“從低功耗、高集成度的處理器設計，到高速高密度的工程實現技術;從世界領先的高效水冷技術，到軟硬件協同、智能化的功耗控制方法，‘神威太湖之光’實現了層次化、全方位的綠色節能，功耗比達到每瓦特60.51億次運算。”

角逐“國之重器”

計算與理論研究、科學實驗並稱為人類探索未知世界的三大科學手段。超級計算屬於戰略高技術領域，是世界各國競相角逐的科技制高點。

我國自863計劃實施以來，即持續支持超級計算系統的研發，但鑑於處理器設計製造起步較晚、基礎薄弱，相當一段時間都不能擺脱受制於人的局面。2015年4月，美國宣佈對中國禁售高性能處理器，再次為我們敲響警鐘。楊廣文教授表示，此番“神威太湖之光”問鼎之舉，足以打消由此給中國超算發展帶來的顧慮。

航空航天、石油勘探、車船設計、動漫製作、新藥研發、生物信息、氣候模擬……超級計算廣泛應用在從實體經濟到戰略領域的諸多方面。“一個系統先讓它好用，才能把它用好。”楊廣文教授表示，國家超級計算無錫中心將圍繞江蘇省及長三角經濟圈的科技創新和產業升級發展需求，充分發揮清華大學的學科優勢建設高性能計算和大數據服務環境，未來計劃依託這個平台在無錫建設高性能計算機產業園。

截至目前，國家超級計算無錫中心已經承接了國內30多個重大應用項目。其中，清華大學地球系統科學研究中心在“神威太湖之光”計算機系統上首次實現了百萬核規模、高分辨率的地球系統數值模擬。清華大學研究人員薛巍介紹，此前我國的地球模擬系統模式只能達到200公里網格規模的分辨率，現在已可以開展25公里網格分辨率的地球系統模擬工作，甚至在海洋上還可以達到10公里，這就可以提供更局地更全面的地球演變過程的情況。

“有了這套計算機系統，我們可以在30天內完成未來100年的地球氣候模擬，這在之前是不可想象的。”薛巍説，更為重要的是，它將全面提升我國應對極端氣候事件和自然災害的減災防災能力，同時大大增強我國在全球温室氣體減排談判中的科學話語權。此外，國家計算流體力學實驗室對“天宮一號”返回路徑的數值模擬結果，將為“天宮一號”返回提供精確預測;上海藥物所開展的藥物篩選和疾病機理研究，短短2周便完成常規需要10個月的計算，大大加速了白血病、癌症、禽流感等方向的藥物設計進度。

戈登貝爾獎被喻為計算機高性能應用領域的諾貝爾獎。楊廣文教授透露，2016年度戈登貝爾獎的6個提名中，“神威太湖之光”就佔了3個，分別涉及大氣、海洋、材料三個領域的應用，今年有望實現我國在這個獎項上零的突破。

“神威太湖之光”創紀錄之後，百億億次量級計算機的研製也已經列入了我國“十三五”的攻堅目標。 (記者吳紀攀)