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问鼎世界之巅的“中国速度”

来源: 中国军网  作者: 王握文 于冬阳  责任编辑: 衣兵


  问鼎世界之巅的“中国速度”

  ——记国防科技大学推动我国高性能计算历史跨越

  ■解放军报记者 王握文 通讯员 于冬阳

  初秋,位于天津滨海新区的国家超级计算天津中心内,天河一号一如往常地高速运行。不同的是,如今它又添了一个新伙伴——天河三号原型机系统。有关专家介绍,该系统研制成功并通过验收,标志着我国高性能计算已开始向百亿亿次级的“E级”超算迈进。

  国防科技大学计算机学院政委夏志和告诉记者,眼下,创新团队正全力投入天河三号的研制攻关中,决心向新的“中国速度”冲锋,摘取“超级计算机的下一顶皇冠”。

  从实现我国巨型机“零”的突破,到“天河”超级计算机7次位居世界超算榜首,伴随着改革开放的时代大潮,该校科研人员一次次创造震惊世界的科技奇迹,实现了高性能计算从“跟跑”到“领跑”的历史跨越。

  “银河”闪耀神州

  “中国要搞四个现代化,不能没有巨型机!”1978年,在中央召开的一次重要会议上,邓小平同志的这句话掷地有声。随即,他代表党中央、国务院将这一任务交给国防科技大学。

  时任该校计算机研究所所长的慈云桂教授听到这个消息,当即向上级立下军令状:每秒一亿次一次不少,6年时间一天不拖,预算经费一分不超。“就算是豁出这条老命,也要把中国的巨型机搞出来!”

  改革开放之初,我国技术力量落后。该校虽是国内最早研制计算机的单位,但此前研制的“151”计算机,运算速度只有每秒100万次,如今要研制每秒运算一亿次的机器,技术跨度很大,重重困难。

  “困难没有吓倒我们!”年近九旬的胡守仁教授回忆说,大家只有一个信念,无论如何也要造出中国自己的巨型机,不让外国人再卡我们的脖子,所以大家把它叫“争气机”。

  慈云桂带领团队瞄准国际前沿,扬长避短,集智攻关,坚持走自己的路。他们创造性地为巨型机设计了一个“双向量阵列”体系结构,闯过了一个个理论、技术和工艺难关,攻克了数以百计的技术难题。

  “那真是一段激情燃烧的岁月。”参加研制的胡世平研究员说,为早日完成研制任务,大家把实验室当战场,吃在工厂,睡在机房,夜以继日攻关,仅用5年时间提前完成了研制任务。

  1983年11月26日,我国第一台亿次巨型计算机通过国家技术鉴定,它向全世界宣告:中国成为继美、日之后第三个能独立设计和制造巨型机的国家。

  时任国家科工委主任张爱萍为巨型机挥笔命名为“银河”,并题诗一首:“亿万星辰汇银河,世人难知有几多。神机妙算巧安排,笑向繁星任高歌。”

  消息传到北京,时任军委主席邓小平非常高兴,亲自签发命令,为研制人员记集体一等功,称赞他们是“国防科研战线上一支勇于进取、能打硬仗的先进集体”,勉励他们“再接再厉,大胆创新,为我国国防现代化建设做出更大贡献”。

  “银河”闪闪耀神州。1984年10月1日,在中国人民共和国成立35周年阅兵仪式上,我国首台“银河”巨型机模型受阅通过天安门广场。

  “天河”领先世界

  “一条大河波浪宽,风吹稻花香两岸。”电影《上甘岭》的主题歌,成为传唱半个多世纪的经典。半个多世纪后的今天,另一条“大河”,以震惊世界的“中国速度”,成为推进超级计算机研制与应用的军民融合“样本”。这就是先后7次登上世界超算之巅的“天河”系列超级计算机。

  当今世界,高性能计算已成为理论和试验之外的第三种科学研究手段。进入新世纪,我国改革开放步伐加快,经济社会发展对高性能计算提出了更高要求。然而,直至本世纪初,我国仍与国际先进水平相差一个量级。2007年,世界首台千万亿次超级计算机在美国问世,峰值计算速度达到每秒1456万亿次。

  面对严峻挑战,该校高性能计算创新团队瞄准国际前沿,超前谋划部署,吹响向千万亿次级超级计算机进军的冲锋号,向着计算机领域的“珠峰”攀登。

  发展千万亿次超级计算机系统,被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,获得国家“863”计划重点课题支持,研制工作正式融入国家创新体系。2007年,该校与天津滨海新区签订合作协议,联合开展千万亿次超级计算机研制,共同建设国家超级计算天津中心。

  融入国家创新体系,走军民融合自主创新道路,使我国千万亿次超级计算机研制迈入快车道。天津与“银河”的联姻,也使我国千万亿次超级计算机有了一个崭新的名字——天河。

  2009年10月,在中华人民共和国成立60周年之际,我国首台千万亿次超级计算机系统——天河一号研制成功,我国成为世界上第二个能研制超级计算机的国家。一年后,天河一号以优异的运算速度在全球超算计算500强排名中位居世界第一,第一次将五星红旗插上世界超算之巅。

  然而,仅仅过了不到8个月,天河一号就被挤下冠军台,两年之后排名滑落至第8名。面对超算领域的激烈竞争,如何创造新的“中国速度”?该校将军民融合自主创新的目光,投向广东珠三角地区。他们与广州市签署合作协议,在更高起点上前瞻谋划我国新一代超级计算机研制与应用工作。

  2013年6月17日,中国超算“王者归来”,天河二号以每秒5.49亿亿次的峰值计算速度和每秒3.39亿亿次实测计算速度,再位登上全球超算500强榜首。此后,天河二号连续6次位居世界超算榜首。

  “超算”加速引擎

  在天津滨海新区服务外包产业园,一栋橘红色大楼外墙上,“天河”两个大字格外醒目。这栋建筑面积达6500平方米的大楼,是国家超级计算天津中心。走进一楼近千平方米的主机房内,由140个机柜组成的天河一号,排列成13行,犹如列队受阅的方队。

  中心主任刘光明告诉记者:“天河一号每天运行的计算任务多达1400多个,用户近1000家,每天有1000多个科研团队借助它开展高性能计算和海量数据处理等研究工作,已累计支持国家科技重大专项、973、863、国家自然科学基金等重大项目1200多项,取得了一批具有国际先进水平的科研成果,研发了一批具有自主知识产权的应用软件。”

  超级计算机被誉为人类探索自然奥秘的“天文望远镜”。科学家可以借助它更好地理解自然世界、发现科学规律,从而推动科技进步。如今,以“天河”为业务主机已建成天津、广州、长沙三大超算中心,构建起材料科学与工程计算、生物计算与个性化医疗、装备全数字设计与制造、能源及相关技术数字化设计、天文地球科学与环境工程、智慧城市大数据和云计算等6个应用服务平台,为国内外近3000家用户提供高性能计算和云计算服务,支撑2000多项重点课题研究。

  2011年初,中石油首次将面积达1060平方公里石油勘探地震数据放在天河一号上进行计算,仅用16个小时就完成计算处理任务,运算效率提高30多倍。中国商飞北京民用飞机技术研究中心,利用天河二号进行大型客机全参数气动优化设计计算,仅用6天时间就完成过去需要两年才能完成的计算量。

  中国工程院院士、该校计算机学院院长廖湘科说,随着应用领域的不断扩展,“天河”系列超级计算机日益显示出作为国家重要基础设施的强大支撑作用,成为国家科技创新和经济社会发展的强劲引擎。

  40年弹指一挥间。我国高性能计算技术从“跟跑”到“领跑”的跨越,是改革开放催生神州巨变的一个缩影,更是走中国自主创新道路书写的崭新篇章。据介绍,运算速度将达到百亿亿次的天河三号,将实现所有元器件的国产化,预计2020年研制成功并投入使用。

  (解放军报 解放军新闻传播中心融媒体出品)

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