高性能計算的中國力量

當2013年12月14日晚8時許，嫦娥三號探測器在月球表面預選著陸區域成功著陸后，全國人民都為中國成為世界上第三個實現地外天體軟著陸的國家而激動、興奮。在這次“嫦娥三號”登月過程中，部署在繞月探測工程飛行控制中心的曙光公司相關產品提供了諸多服務，曙光還提供了全方位的人員及備品備件保障服務，確保萬無一失，為登月成功帶來了可信賴的支持。

也許很多人并不知道，登月工程必須依靠信息技術在設計、研制、模擬、發射、傳輸、控制等方面發揮核心作用，飛行器在運行過程中需要對軌道進行設計、計算以及快速預報，甚至毫秒必爭，這都需要強大的超算能力。中國航天科技集團公司科技委副主任、中國探月工程副總設計師于登云曾表示，在繞月探測工程中采用國產的高性能計算機，就是出于對安全、自主、可控等多方面因素的考慮。曙光高性能計算機此次不負眾望地圓滿完成了后勤保障計算任務，證明了曙光超算的優異性能。

20年前，在國家“863”計劃支持與推動下，中國第一臺SMP（對稱式多處理機）“曙光一號”問世，標志著中國高性能計算機正式開始產業化發展。從“曙光一號”開始，到“曙光星云”沖擊全球超級計算排行榜位列第二，再到“天河一號”改寫人類計算速度極限、勇攀世界第一的巔峰，曙光等一批民族企業在高性能計算方面銳意進取，贏得了長足進步，高性能計算領域已擁有不可小覷的“中國力量”。

打破超算“玻璃房”

“曙光一號的誕生，其后續創造出的價值和當時歷史階段的作用，不亞于兩彈一星。”這是兩院院士王大珩對曙光一號的評價。

王院士的評語絕非夸張。20年前，西方發達國家正對中國施行禁運政策，高技術領域更是如此。“當時有‘巴黎統籌委員會’（現已改為《瓦森納協定》），對我們禁運高性能的計算機，花多少錢都不賣給你。”曙光一號之父、中國工程院院士李國杰回憶，當時國內高性能計算機所有的機芯都是外國產的，而且買來之后還要受到監控，“機器被關在一個玻璃房子里，只能由國外賣方人員監控使用，中國工作人員不得接觸機器核心部件。”這不能不說是中國科技界的恥辱。但當時中國在高性能計算機領域的研究還處于初級水平，更談不上行業應用，而國內對高性能計算的需求又非常迫切，氣象、地質勘探等各方面都需要用到它。在此背景下，李國杰院士認識到，高性能計算機將來必是計算領域的一個制高點，掌握它是發展信息科技的基礎，中國擁有自己的高性能計算機刻不容緩。

決定研發自主科技的高性能計算機后，鑒于當時國內的產業環境條件太差，李國杰院士組織了科研小分隊去美國“洋插隊”，利用美國的產業大環境展開研發工作。在只有幾個人、投入經費僅200萬元的條件下，不到一年內便創造出了成果。1993年10月，曙光一號研制成功，打破了國外IT巨頭對中國信息技術的壟斷，推動信息產業走上了自主發展的道路。

原中科院副院長胡啟恒院士在曙光一號20周年活動現場回憶這段歷史時感慨地說，曙光一號這一腳踩下去有轟隆隆的聲音。在問世三天后，由美英日等發達國家組成的巴黎統籌會當即決定將中國高性能計算機禁運紅線上抬，10億次的高性能計算機解禁。

1996年，在國家科委（科技部前身）的建議下和中國科學院的大力推動下，曙光一號折價2000萬元人民幣，吸引資金成立了曙光信息產業有限公司。這個看似微小的舉動恰似蝴蝶效應，在中國信息產業掀起了巨大波瀾，不僅推動了中國各行各業的高速發展，也使曙光成為了一家立足技術、發展應用，并以自主科技創新為使命的國家高新技術企業。

依托曙光一號的技術積累，曙光開啟了技術成果產業化發展的新路子，這樣的發展方式，也被后人稱為“技工貿”路線。作為從中科院孵化出來的優秀技術型企業，曙光公司始終保持和中科院在技術上的緊密合作工作，始終不渝地進行技術創新。同時，曙光踐行“產、學、研、用”結合發展思路，站在市場的前端把創新資源、創新要素在企業平臺上充分進行整合、放大，通過企業的市場化手段將科研技術轉化為產品，讓科學技術成為生產力，帶動了相關產業及經濟的發展。另外，曙光還成功地解決了體制問題，將科研團隊順利轉換成了企業經營團隊。2006年，曙光公司成功實施了股改，構建了完善的股權結構，從制度層面解決了企業產權問題，形成了激勵機制，為自身的發展打造了更堅實、合理的基礎。

自主創新20年

“自主創新，服務中國”是曙光始終堅持的發展理念。曙光一方面在開放的環境、開放的技術路線上，通過自主創新實現增值并贏得競爭；同時通過抓好產學研的結合與轉移，以協作創新讓科研成果不斷轉化為實際應用的價值，帶動產業的成長。由于曙光等國內企業持續對高性能計算領域的投入和耕耘，使得中國高性能計算應用范圍大幅擴展，大大提升了在國際市場上的地位，如今中國已成為美國之后的第二個超級計算機大國。

曙光公司總裁歷軍回憶，第一代曙光高性能計算機生產出來后，卻最終只賣出了三臺，“因為一個新的應用想在上面實施的話，要進行大量的移植工作。”歷軍說，當年用戶那邊的技術人員學習了半年才掌握了第一臺機器的使用方法，如何解決用的問題成了制約高性能計算機推廣的第一個攔路虎。為此，曙光引入大批應用專業而非計算機專業的技術人員，來搭建用戶和計算機之間的橋梁，更是堅持商業化運營來緊貼市場實際需求，讓高性能計算真正為大眾服務。

和其它產品有所不同的是，曙光一號自研制之初，就被確定為是要進行產業化發展的產品，并非是擺在那里的科研成果。胡啟恒院士回憶道，在曙光一號成功發布后不久，她的工作筆記中就有跟原國家科委（科技部）高技術司司長冀復生討論對曙光產業化發展的記錄，包括如何籌資這些問題。而為了推廣曙光計算機，冀復生司長甚至騎著自行車前往相關單位上門推銷，并承諾采購用戶，政府可以出一半錢來支持用戶購買。時任天津市副市長的曲維枝曾大力推動使用單位采購曙光Unix服務器。

就這樣，在前期依靠老一輩國家領導、科學家的支撐，曙光公司在早期度過了最艱難的時候。而這些事跡也證明：曙光計算機產業化發展體現的是國家意志。

轉眼20年，宛如白駒過隙。在多方人員的不懈努力下，曙光高性能計算不斷擴大應用市場，迄今用戶已經由原來的20余家發展到3000余家，在國內市場上占據了1/3的份額。“現在曙光在各行各業都有成功案例。”歷軍說，近年來，曙光公司自主研發的服務器、高性能計算機、信息安全產品、存儲、云計算等產品，在互聯網、金融、電信、生物、氣象、石油、科研、電力等多個行業有著大量成功應用，確立了曙光公司在企業級產品領域中的領先地位。在核心處理器領域，曙光與龍芯中科保持緊密的戰略合作關系，并不斷推出國產全自主安全產品，包括服務器、防火墻、負載均衡等；在管理軟件領域，曙光擁有國內先進的Gridview集群管理系統、Powerconf節能軟件、Parastor海量數據存儲系統等軟件產品；在云計算領域，曙光更是深知全自主信息技術的重要性，實現了從底層技術架構，到平臺架構，以及上層應用架構的全國產化技術創新與產品化發展工作。曙光真正實現了從硬件到軟件的自主研發全面科技創新工作，跟國外品牌同臺競爭、毫不輸陣，更為國家的經濟建設做出了實際貢獻。

當然，計算性能仍然是高性能計算機最重要的指標。20年前，曙光一號是億次計算的量級，而今天的曙光6000已經到了千萬億次的量級。曙光的產品和服務不僅能夠代替國外企業的產品與服務，某些技術水平還已經超過國際水平。IDC最新的數據顯示，在高性能計算領域，曙光公司的銷售額再次進入全球前10強，位列第六、亞洲第一，也是惟一一家進入此榜單的中國企業，并連續5年衛冕中國HPC TOP100市場份額第一名，超越了IBM、惠普等國外著名品牌。曙光公司高級副總裁聶華強調，曙光公司近三年的發明專利就達到了千余項，有足夠的技術能力維護和防護曙光自己構建的專業技術體系，早已不靠拉低價格來獲得市場份額。曙光的員工數量也已由最初的幾十名發展到千余人，營業額則從最早的幾百萬元成長到近30億元的規模。

面向未來

高性能計算機是人類認識和了解世界的一種工具，是驅動社會發展不可缺少的動力和資源，其重要性不言而喻。為保持在高性能計算領域的長遠發展，曙光早已有自己的布局和規劃。

“曙光從技術維度和市場角度為下一步做著準備，而創新是曙光生存、發展的動力。”聶華說，創新是一個民族進步的靈魂，也是一個國家興旺發達的不竭動力。這20年來，曙光每年在技術上的投入經費約達到年營業額的10%，這樣的比例在國內同量級企業中非常少見，甚至在營業額達百億、千億元級別的企業中也是鮮有的。曙光不斷深入地開展自主可控技術領域的研究，為的就是能更好地服務中國的特殊市場環境，早一天實現全面科技創新。同時，曙光還在不斷探索商業模式的創新，由原來單純的硬件制造商，逐漸向服務商和全產業鏈解決方案供應商演進。“從設備供應商到解決方案供應商，再到服務供應商，我們會進一步轉型，成為一個更貼近用戶、更能解決用戶問題的行業的領袖和專家。”聶華表示，這是曙光下一步的方向。

身處尖端信息技術創新引領下的第三次工業革命時代，曙光公司從2009年就開始在全國布局“城市云”戰略，為政府、行業用戶、百姓用戶提供“端到端”的應用解決方案。依托曙光一號高性能計算機的技術積淀，曙光目前在國內自投建設的城市云計算中心達7個。包頭市經信委主任郭甫欣表示，曙光公司在包頭建立的云計算中心搭建了工業云的平臺，將推動包頭的傳統工業如裝備制造、鋼鐵、有色等下一個5到10年的發展，而中小企業公共服務平臺和社會創新平臺也將拉動相關產業和社會管理的轉型和升級。2013年初，曙光還在業內率先推出XData大數據一體機與解決方案，從數據收集、數據存儲、數據分析、數據應用等方面構建了完整的數據管理鏈條。可以說，曙光已敏銳地捕捉到了云計算、大數據的發展趨勢所帶來的市場機會，正在把自主創新的發展模式在新的行業發展環境下復制。

“如果設想未來的20年，也許曙光的超級計算機將可以模擬一個城市、一個國家，甚至模擬一個地球。”歷軍說，未來的高性能計算機一方面會在傳統的大規模工程計算領域進一步提升運算速度，為做科研研究和模擬服務；另一方面，隨著云計算的發展帶來大量數據的產生和聚集，將對這些大規模數據的分析、處理、查找提出新的要求，而這是高性能計算的新研究課題。所以，曙光將從企業及產業發展的角度，把高性能計算技術向云計算、大數據領域延伸，下一個20年，曙光將走向進一步的輝煌。

強化軟實力 打造中國力量

在全球的高性能計算市場上，中國絕對是不可小覷的力量。在2013年11月最新發布的HPC TOP500榜單上，中國是上榜計算機第二多的國家，其中有63臺超級計算機來自中國，遠超日本的28臺。不過和美國相比，中國仍舊是處在一個大大落后的位置，TOP500榜單中有265臺超級計算機來自美國。當然，中國發展自己的高性能計算產業，絕不是單單為了在排行榜的榜單上有個優秀的表現。

而且從整個榜單來看，高性能計算在性能上的變化也可謂是日新月異。這次上榜的超級計算機中排在榜單末尾的系統，在上一次的排行榜中還占據著363位的位置。當年“天河一號”也是只維持了半年的世界第一就被后來的“京”超級計算機拉下榜首的位置。所以，中國必須在高性能計算領域有持續發展的動力。

動力從何而來？一方面來自應用的需求，一方面來自相應技術的儲備。前者是不用擔心的，中國經濟快速發展中，對于高性能計算的需求只會越來越強烈。從新藥到商用大飛機的研制，都在利用高性能計算技術。至于技術儲備，可以分為軟硬兩方面。高性能計算機硬件制造的能力，中國的水平毋庸置疑，特別是在異構體系架構的設計制造上，就連來自美國國家實驗室的專家都表示中國在這方面的水平已經是世界領先。但是在軟實力上，中國高性能計算真實的應用水平與世界一流還是有著不小差距。其背后的原因來自應用軟件、人才儲備、管理機制等多方面的因素。

不過令人欣慰的是，目前整個高性能計算產、學、研、用的多個相關領域，已經越來越把重心向“軟”實力方面傾斜。例如：包括曙光、浪潮在內的高性能計算機制造商都在舉辦自己的以應用為主線設置的超算用戶大會，同時與高校合作開展并行編程的課程。其目的就是想打造一個完整的高性能計算生態環境；以中石油、中石化為代表的國內高性能計算應用最深入的企業，先后推出了具有自主知識產權的、具有鮮明行業應用特點的高新能計算軟件產品；目前，越來越多的高等院校已經開展了高性能計算教學，包括并行計算、異構計算編程方面的教育課程已經在眾多院校中開展起來。

除此之外，2013年9月成立的，聚合了眾多超級計算資源的“超級計算創新聯盟”對于提升相應的“軟實力”也是充滿了“正能量”。中國計算機學會高性能計算機專委會主任孫凝暉就曾經表示，超算中心所做的很多研究都是和國家的戰略發展息息相關的，所以必由專門的機構制定相應的發展戰略。國家超級計算濟南中心陳德訓副主任也表示，要讓超算中心實現持續性發展，必須得到國家更高層面的戰略支持。現如今超級計算創新聯盟的成立，將架起溝通“造機器”、“管機器”和“用機器”三大群體友好聯合的橋梁，共同探索構建超級計算創新平臺，促進行業技術進步和應用發展。

所以，相信未來中國高性能計算能越來越“軟”，中國的高性能計算也就會越來越強。（文/湯銘）