探訪黃河流域“最強大腦”——濟南超算中心

【環球時報赴濟南特派記者 單劼 環球時報特約記者 王聰】編者的話：國家超級計算濟南中心（以下簡稱“濟南超算”）是我國完全採用自主處理器研製的千萬億次超級計算機“神威·藍光”的誕生地，也是我國超算領域的“領頭羊”之一。近年來，儘管面臨西方技術封鎖、新冠肺炎疫情等影響，但濟南超算仍不斷取得突破，在經濟民生、科研等許多領域發揮強大作用，並致力於在整個黃河流域高質量發展中擔當“最強大腦”角色。超級計算機究竟長什麼樣，已經勝任了什麼樣的工作？我國的超算發展如何尋求自主創新，突破封鎖？帶着這些疑問，近日《環球時報》記者走進濟南超算一探究竟。

“國之重器”擔負多重使命

2019年投入運營的濟南超算科技園是全球首個以“超算”為主題的科技園，濟南超算就位於園區中心造型獨特的巨大圓形建築中。在濟南超算入口處，巨型屏幕上赫然列出的“超級計算，智創未來”標語令人肅然起敬，折射出濟南超算對於自身的定位，並傳達着發揮超算能力開創智慧未來的美好願景。

跟隨工作人員前往機房區域，《環球時報》記者終於可以見到超級計算機真面目的“冰山一角”——數千台一人高的主機整齊且安靜地陳列在玻璃之後，相互串聯；在機身上印有深藍色的塗裝，上面寫着“山河”二字。

據介紹，這便是2021年在濟南超算建成的新一代“山河”超級計算平台，其綜合算力處於國際前列。日前在德國漢堡舉行的國際超算組織2022高性能計算大會上，“山河”一舉登頂針對10節點存儲系統性能進行排名的IO500榜單，且大幅刷新了該榜單歷史最好成績。

濟南超算副主任、濟南超級計算技術研究院院長潘景山對《環球時報》記者介紹，“山河”是濟南超算發展歷程中又一個“神器”。2011年，經國家科技部批准，濟南超算成立，當年就建成國內首台完全自主CPU構建的千萬億次超級計算機——“神威·藍光”。2018 年建成神威E級計算原型機，首次實現了核心器件完全國產化。2022年濟南超算建成“神威·藍光”第二代產品——“神威·藍光II”，使計算能力整整提升14倍，並實現超級計算領域核心技術完全自主可控，推動超算從科研走向產業，引領世界超算產業發展進入2.0時代。

穿過機房，《環球時報》記者來到一個擁有巨型主控屏幕的大廳。一位工作人員正在向來訪的附近高校師生介紹國家生態環境監測大數據超算雲平台建設及運行情況。該平台可以對全國的空氣質量進行預測和預報，於2021年3月啓用，包含1.4萬多個運算核心，全天候運行。據潘景山介紹，目前濟南超算還在與中國生態環境監測總站合作進行全國碳排放的預測，這不僅將助力我國實現“雙碳”目標，也能在未來的國際碳交易博弈中維護我國的權益。

超算領域需要更多交叉學科人才

中國超算從受制於人到世界領先，是幾代科研人員共同努力奮鬥的成果，1983年成功研發了中國第一台運算力為億次級的超級計算機——“銀河一號”。有了“銀河一號”的經驗，我國超算事業逐漸得到快速發展。

近十年，中國超算迎來了高速發展。依託中國龐大的用户羣體、齊全的產業鏈和積極開放的態度，中國超算見證了指數級的發展。“中國超算與世界超算的發展格局是一致的，而這比摩爾定律還要超前。”潘景山説。摩爾定律是由英特爾創始人之一戈登·摩爾提出的，根據該定律，大約每隔一年半，芯片的性能會提高一倍。對於超級計算機，則是每10年性能可以提升1000倍。

濟南超算的超級計算機在一次次升級改造過程中佔地面積越來越小，能耗與成本逐漸降低，整體性能與計算能力卻日益提高。超級計算機從核心器件到系統軟件，全部實現了自主研發，具有完全自主知識產權，實現了超級計算領域核心技術的完全自主可控。

不過在實際工作中，潘景山感到，超算領域還需加強交叉學科的人才培養。“計算機的迭代速度太快了，我們需要更多的年輕人才來擔任決策者、適應新思想、學習新知識。”

助力黃河流域算力圈構建

近年來，黃河流域生態保護和高質量發展上升為重大國家戰略，向區域和地方發展提出了新要求，同時也為區域高質量發展提供了前所未有的機遇。潘景山介紹説，濟南超算將在這一進程中擔當起“最強大腦”的角色。

為滿足黃河流域高質量發展對海量算力的迫切需求，濟南超算提出了構建黃河流域算力圈的整體規劃。據瞭解，黃河流域的4個國家級超算中心（西安、太原、鄭州、濟南）和3個國家級算力樞紐（內蒙古和林格爾、寧夏中衞、甘肅慶陽）將在未來實現算力互聯，銜接京津冀算力樞紐和長三角算力樞紐，構建5毫秒一體化算力算網融合平台。這一行動將支撐國家超算互聯網和一體化大數據中心建設，服務“東數西算”和黃河流域生態保護與高質量發展重大國家戰略。

“該佈局不僅僅是利用了西部更便宜的水電資源，更將有力帶動西部內陸省份的發展進步。”潘景山説。

據《環球時報》記者瞭解，目前濟南超算已依託正在運行的國家生態環境監測大數據超算雲中心，積極構建多維多源的數據共享服務平台，為防洪減災、生態環保治理、國土空間規劃、農業播種、黃河三角洲濕地治理、水利工程修復、居民遷建等領域提供數據支撐，建設面向黃河流域的大數據開放創新公共服務基礎設施平台和算力互聯網。未來，濟南超算將更加深度地賦能黃河流域生態保護和高質量發展。

在國際上“絕對是第一梯隊”

在2022年TOP500最新超算榜單中，中國共有162台超級計算機上榜，上榜數量位居第一。但在計算機性能方面，中國的超級計算機並沒有佔據鰲頭。隸屬於美國能源部的橡樹嶺國家實驗室的最新超級計算機“前沿”位列第一，由富士通與日本理化學研究所共同研發的“富嶽”排名第二。在前十中，國家超級計算無錫中心的“神威·太湖之光”和廣州中心的“天河二號”分列第七和第十。

中國這兩台超級計算機此前曾多次登頂TOP500榜單，外界有人猜測中國最近幾年為什麼沒有性能更優秀的超級計算機進入榜單最前列，中國的超算目前水平如何？

“絕對是第一梯隊，”潘景山説，“現在國際超算領域的競爭點是性能和應用水平。十年前或許我們還在跟跑，現在已經處於領跑階段。”

2022年濟南超算建成的“神威·藍光II”是“神威·藍光”第二代產品，不過現在的中國超算已經不以國際排名“論英雄”，而是更多地關注超算在現實中的應用，打造中國的超算應用生態，這也是濟南超算的特色和重點工作之一。據介紹，目前濟南超算國產化軟件並行優化、移植優化人員團隊近200人，已經移植了1300多款常用計算軟件，濟南超算過去、現在、未來始終堅持打造國產化的超算生態，與基礎數學庫研究、工程仿真算法的研發、並行優化技術研究等領域的國內高校、科研院所、高新技術企業展開合作，促進我國超級計算機技術和應用的高速發展。

同時，在複雜的國際局勢下，中國超算也面臨着新的挑戰。但這並不意味着中國超算的發展就會陷入停滯。事實上，中國超算正在各方面尋求突破。潘景山介紹稱，突破封鎖的關鍵是在多個方面發力。首先，基礎芯片方面需要整個國家的協同突破。其次，在基礎軟件方面，中國龐大的工程畢業生人才將帶來紅利，這有助於解決軟件上的一些“卡脖子”問題。另外，要打造中國的超算生態，就必須先佔住制高點，再覆蓋其他領域進行賦能。“中國超算首先要定位國家公益性的公共支撐平台、國家大科學裝置，必須由國家引領，做好頂層設計。”潘景山説。

外交部發言人趙立堅曾在記者會上表示:“美國在超級計算機領域對中國實施技術封鎖由來已久，但中國超級計算機依然憑藉自主創新躍居全球領先地位。美國的遏制打壓阻擋不了中國科技進步發展的步伐，只會更加堅定中國自主創新的決心和意志。”