[摘要]在全球超級計算機500強名單中，中國的“天河二號”以“六連冠”成就了一個傳奇。這一紀錄，在2016年6月被終結(jié)，而終結(jié)者，是同樣來自中國的“神威·太湖之光”。

在全球超級計算機(以下簡稱“超算”)500強名單中，中國的“天河二號”以“六連冠”成就了一個傳奇。這一紀錄，在2016年6月被終結(jié)，而終結(jié)者，是同樣來自中國的“神威·太湖之光”。

這一次，新超算冠軍更首度采用中國自主知識產(chǎn)品芯片，完成中國超算界的一大突破。

6月20日，在德國法蘭克福舉行的2016國際超級計算大會(ISC)上，公布了最新一期的全球超級計算機500強榜單，中國自主研制的“神威·太湖之光”超級計算機奪魁，這是繼“天河一號A”和“天河二號”之后，中國超級計算機再次登頂。

超級計算機，在航天航空、氣候模擬、生物信息等諸多方面皆有運用，被譽為中國科技發(fā)展的“國之重器”。“超級計算機在政治經(jīng)濟的諸多領(lǐng)域都有很重要的戰(zhàn)略意義，可以說是除了理論研究與科學(xué)實驗，計算是人類認識世界的第三種手段。”中國計算機學(xué)會高性能計算專業(yè)委員會秘書長張云泉對時代周報記者說道。

就在“神威·太湖之光”奪冠的同一天，國家超級計算無錫中心(以下簡稱“無錫超算中心”)正式掛牌啟動運行，該中心則由清華大學(xué)管理運營。中心主任楊廣文教授在接受新華網(wǎng)采訪時，表示“將圍繞江蘇與長三角的科技與經(jīng)濟發(fā)展需要，發(fā)揮清華的學(xué)科優(yōu)勢，未來依托這個平臺在無錫建設(shè)高性能計算機產(chǎn)業(yè)園。”

這無疑指明了“神威·太湖之光”未來的產(chǎn)業(yè)化道路，此前曾有專家指出中國的超算產(chǎn)業(yè)化程度不高，超算有被“浪費”的嫌疑。

“現(xiàn)在目前超級計算機的產(chǎn)業(yè)化與商業(yè)化確實程度不高，這是因為現(xiàn)在絕大部分的領(lǐng)域都使用不到超級計算機。但超級計算機的技術(shù)是會向下輻射的，這能給我們其他商業(yè)化的領(lǐng)域帶來應(yīng)用與技術(shù)的提升。”中科院計算所研究所博士包云崗對時代周報記者說道。

　　美國芯片禁售下突圍

西蠡湖畔的無錫超算中心，“神威·太湖之光”的本尊就放置在這里。在它占地1000平方米的主機房里，兩邊整齊地排布著40個黑色外殼的運算機倉，機倉的頂部則散發(fā)著代表“科技”的藍光。

黑藍色調(diào)的主機，性能極其強大。資料顯示，“神威·太湖之光”的峰值計算速度達每秒12.54億億次，持續(xù)計算速度每秒9.3億億次，性能功耗比為每瓦60.51億次，這三項指標均位列世界第一，也使“神威·太湖之光”成功登頂。

清華大學(xué)計算機系高性能計算研究所助理研究員翟季冬透露，“這次參加德國的超算大賽，是由清華計算機系的老師負責”。時代周報記者致電清華大學(xué)計算機學(xué)院，對方透露，參賽的成員則主要是清華計算機學(xué)院的研究生。

由清華大學(xué)管理運營的無錫超算中心，目前擔任主任的楊廣文教授是清華大學(xué)計算機系高性能計算技術(shù)研究所所長，副主任付昊桓則是清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心副研究員。

翟季冬是國際超算大賽的?？?，2015年，他擔任指導(dǎo)老師的清華大學(xué)超算團隊包攬了三大國際大學(xué)生超算競賽ASC15、ISC15、SC15的冠軍。

“在超算的比賽中，一般是考驗?zāi)愠売嬎銠C的應(yīng)用優(yōu)化，那次我們參賽，就是在3000瓦功率的限制下，組委會給定一組應(yīng)用，然后看每個隊伍的優(yōu)化結(jié)果，而超算的比賽的準備工作就是優(yōu)化程序的性能。”翟季冬介紹。

對于超算的考核，張云泉評價道：“實際上對超級機算計考核的指標中，由于峰值一般實際中運算中達不到，最看重的是其持續(xù)運算速度與功耗。”

從具體數(shù)據(jù)上看，“神威·太湖之光”的浮點運算速度為每秒12.5億億次，比排名第二的“天河二號”快近兩倍，也是全球唯一一臺計算速度超過10億億次的超算，效率相比“天河二號”也提高了3倍。楊廣文在接受新華網(wǎng)采訪時打了一個比方—讓“神威·太湖之光”開機運行一分鐘，就等于全球的人口同時用計算機不間斷運行整整32年。正是在這樣運算性能的支持下，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心首次實現(xiàn)了百萬核規(guī)模、高分辨率的地球系統(tǒng)數(shù)值模擬。

這樣的持續(xù)運算速度的實現(xiàn)，源自其眾核芯片申威26010。在那些黑色的機倉中，每個機倉都有1024個巴掌大小的芯片，據(jù)介紹，單個這樣的芯片，其計算能力就相當于3臺2000年全球排名第一的超級計算機。這些芯片的研制單位為無錫江南計算技術(shù)研究所。

更重要的是，這些芯片全部源自國產(chǎn)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。此前的“天河二號”的芯片則是由美國產(chǎn)的英特爾芯片。2015年4月，美國宣布對中國禁售高性能處理器，并特別提到了“天河二號”，稱與其有關(guān)的中國四個技術(shù)中心均被列入美國政府的限制名單。

張云泉告訴時代周報記者，“芯片(處理器)是電腦的心臟，對于超級計算機來說，更加重要。因為超級計算機運行速度快，對別的國家是一種戰(zhàn)略威脅。因此美國很有可能隨時掐斷這種芯片的供應(yīng)，因此我們國家必須避免這種情況的發(fā)生。”

其他國家沒有這樣的速度

算上“神威·太湖之光”，這次中國上榜世界超算500強的超算數(shù)量，共計167臺，首次超過美國成為世界第一。德國IT專業(yè)雜志《Heise》網(wǎng)絡(luò)版對此作出報道時，直接附上了一張中國兵馬俑的照片，將中國的超算稱為“兵馬俑軍團”。

而在2001年，中國超級計算機還沒有任何一臺進入到全球超算TOP500強的名單中去。中國超級計算機的業(yè)內(nèi)還流傳著一個“玻璃房子”的故事：20世紀80年代，中國石油工業(yè)部物探局花費巨資從美國購買了一臺超級計算機，結(jié)果這臺機器被放在了一個中國人不得入內(nèi)的“玻璃房子”里，以方便美國專家的監(jiān)控。

2010年，“天河一號A”橫空出世，拿到當年11月世界超算TOP500強的第一名。這也是中國第一次擁有世界上最快的計算機。此后不久，這份榜單每半年一更新，世界上最快的電腦不斷易主。

2011年，“天河一號A”就被日本的超級計算機“京”超越。到了2012年6月，美國超級電腦則重奪世界第一的寶座。不過，僅僅時隔一年，中國憑借“天河二號”再次占據(jù)世界第一的寶座，并實現(xiàn)了此后的“六連冠”。

中國超算不僅占據(jù)了世界第一的寶座，其整體的數(shù)量也開始猛增。

2015年5月，中國在全球超算TOP500榜單的僅有37臺上榜，半年以后就猛增到109臺，超過了歐洲與日本，名列世界第二，國內(nèi)還成立了國家超級計算中心。如今，又用了半年的時間，就超過美國位列世界第一，國家超算中心的規(guī)模也達到6家。排行榜主要編撰人、美國田納西大學(xué)計算機學(xué)教授杰克·唐加拉對此評論道：“沒有(其他)國家有這樣的速度。”

躺在國家級實驗室里

隨著技術(shù)的進步，中國超算在航天航空、石油勘探、車船設(shè)計、新藥研發(fā)等諸多國家尖端領(lǐng)域都發(fā)揮著越來越重要的作用。據(jù)新華社報道，基于“神威·太湖之光”系統(tǒng)的3項全機應(yīng)用已入圍國際高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎—“戈登貝爾獎”，這是該獎項設(shè)立30年以來中國團隊首次入圍。

不過，此后有報道與專家指出，中國超算的短板在于產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化明顯不足。資料顯示，“天河一號A”斥資6億元人民幣建成，現(xiàn)在的“神威·太湖之光”，項目的總經(jīng)費已達17.95億元。但據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)超級計算機研發(fā)經(jīng)費中用于開發(fā)應(yīng)用軟件的尚不足10%，這個數(shù)據(jù)在美國占比達30%以上。2014年4月，“天河二號”試運行曾對外開放，可最終只有120家企業(yè)和研究機構(gòu)選擇試用。

2015年7月，阿里云向外界宣布啟動量子計算機的研究計劃，其計算速度在未來將超過“天河二號”百億億倍。然而，阿里云的公關(guān)負責人王子凌對時代周報記者表示：“超級計算機其實我們很難運用到。超級計算機就像是頂級跑車，但我們需要的不是車子跑多快，而是可以提供各種各樣的車輛給客戶。”

“中國超級計算機的硬件水平已經(jīng)是世界領(lǐng)先了，但在超級計算機的應(yīng)用軟件開發(fā)，與超算的使用人群上，與其他歐美發(fā)達國家相比依舊是有差距的。”張云泉評價道。

包云崗對此表示，“現(xiàn)在超級計算機的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化在全世界都是一個難題，美國超級計算機也只是躺在國家級實驗室里。出于戰(zhàn)略考慮，雖然超級計算機的前期投入大，但是我們依舊需要發(fā)展超算的技術(shù)，它可以向產(chǎn)業(yè)的下游輻射，可以產(chǎn)生新的技術(shù)應(yīng)用。并且隨著技術(shù)的發(fā)展，其成本也會下降，就可以在類似谷歌、百度等商業(yè)公司的數(shù)據(jù)庫中得到一部分應(yīng)用。”