中國超算產業危與機

美國政府的一紙禁令，讓中國超級計算機產業的發展蒙上了一層陰影。

4月9日，美國多家媒體披露，美國政府把與超級計算機相關的4家中國機構列入限制出口黑名單。

4家中國機構分別是中國國防科學技術大學、國家超級計算機長沙中心、國家超級計算機天津中心和國家超級計算機廣州中心，在美國商務部發布的公告中，認定4家機構“涉及違反美國國家安全或外交政策利益的活動”。

如果有美國公司要向名單上的4家中國機構出售相關技術，必須先向美國政府申請出口許可。但正如公告所指出的那樣，這類許可的申請“通常會遭到政策性的拒絕”。

超級計算機是當前運算速度最快的大容量大型計算機，是計算機領域的“珠穆朗瑪峰”，也是解決國家經濟建設、社會發展、科學進步、國家安全和國防建設等領域一系列重大挑戰性問題的重要手段，已成為世界各國特別是大國爭奪的戰略制高點。

在國家863等多個科技計劃的持續支持下，中國超級計算機已經取得了長足發展，其中不乏一些在全球超算產業都極為輝煌的戰績，比如，著名的天河二號在國際TOP500組織首次正式發布的超級計算機高性能測試排行榜上，連續拿下過4次冠軍。

不過，看似光鮮的名次背后，是以處理器為代表的關鍵器件，依然要依賴于從英特爾等美國科技企業進口，自主核心關鍵技術的應用水平，一直與美國、日本等發達國家存在較大差距，其中的隱患不言而喻。

如此看來，美國禁令不僅是中國超級計算機產業的一次危機，從另一個角度，它更提醒中國超級計算機產業，該痛定思痛了。

中國超算應用水平差距明顯

中國超級計算機的整機硬件研制水平已經從國際先進行列步入世界領先水平。但是，輝煌成就的取得，并不意味著我國的超級計算技術總體上已經領先歐美，躍居世界第一。

事實上，我國在超級計算機的核心技術、超級計算的應用水平等方面與美國、日本等發達國家相比仍有較大差距。具體表現在如下幾個方面：

首先，核心關鍵技術積累不足：我國超級計算機的研制仍然主要依靠國外的處理器和關鍵器件，在核心關鍵技術例如高性能處理器、高速互連、存儲器件、并行系統軟件、大規模并行算法等方面的基礎性研究積累不足，與世界先進水平相比仍然落后。

其次，超算中心缺乏可持續發展的機制：由于缺乏穩定的運行經費，超級計算機大都開工不足，導致超算資源不能充分利用，難以實現超算資源的共享。

再次，超級計算應用水平差距大：我國超級計算應用的水平和普及程度與美國、歐盟、日本等相比差距很大。大型計算軟件基本依賴進口，進口的并行應用軟件不僅價格高，而且在并行規模上受到限制，制約了我國高性能計算應用水平的提高。

最后，跨學科高素質人才不足：超級計算是學科交叉的典型領域，但是我國學科交叉協作尚未形成風氣，缺乏鼓勵學科交叉合作的具體機制和組織保障。高水平人才，特別是既懂信息技術，又掌握領域專門知識的人才的缺乏，成為我國高性能計算發展的瓶頸。

總之，從核心技術上看，我們還有很多技術方面需要完善，如研發新型使能技術和體系結構、降低能耗、優化系統軟件、加大對應用軟件的支持力度等。

從整個超級計算大環境看，以曙光、天河等為代表的超級計算機系統只是超級計算生態環境中的重要一環，我們還需領域物理模型、大型應用軟件、交叉人才培養等多個其它環節的同步發展，才能維持我國超級計算生態環境的健康有序發展。

超級計算，歸根到底，是一個應用導向的項目，所有的超級計算機，都應該是為了解決應用問題才研發的。所以說，應用最為關鍵。中國的超級計算機研制，也應該以應用為導向、以解決應用問題為目標，而不是以沖擊TOP500榜首為目標。

當今我國的經濟、產業和國家安全都面臨諸多重大挑戰性問題，它們的解決都離不開超級計算的強力支撐。深入研究并理解國家許多重要行業和關鍵領域對超級計算提出的巨大需求，是今后發展超級計算技術的重中之重。

啃下自主核心技術硬骨頭

我國未來發展超級計算的主要目標，是面向國家經濟與社會重大挑戰性應用需求，以自主技術為主，突破超級計算機和大規模并行計算應用的關鍵技術，形成自主可控的技術體系和產品體系，保持和發展國際領先的超級計算機研制能力，大力推進高性能計算應用，為解決國家發展面臨的重大戰略性應用問題、提高我國的綜合國力和科技競爭力提供支撐。

為了實現我國超級計算領域的長期可持續發展，沒有捷徑可走，仍然要啃下自主核心技術這塊硬骨頭，具體而言，又有一些對策建議值得考量。

制訂我國超級計算機及應用的長期發展規劃。加強該領域的發展戰略研究，認真吸取美國、日本、歐盟等世界發達國家的先進經驗，制訂我國超級計算機及應用領域10到20年的長期發展規劃。明確各個階段的目標、任務、技術路線以及實現長遠目標的具體步驟，扎扎實實地向前推進。

保證國家對超級計算技術的持續投入。鑒于超級計算對于國家發展和安全的戰略重要性，國家應對該領域持續投入，使我國保持在該領域的優勢地位。

建議根據國家中長期科技發展規劃和國家重大應用需求，通過國家科技計劃，引導產學研用密切合作，形成合力，推動高性能計算機和高性能計算應用的不斷進步。

落實促進超級計算的長效發展機制。超級計算的可持續發展不僅需要中央政府的長期投入，還需要應用部門、研發部門和地方政府的積極性。必須解決體制、政策和機制上的問題，落實超級計算的長效發展機制，通過合理有效的機制，鼓勵各方的投入。

例如，設立高性能計算基金，基金主要用于超算中心的運行經費，以免費機時的形式資助迫切需要使用高性能計算的項目。

在保證政府投入的同時，還要鼓勵高性能計算服務的提供者探索商業運營機制，通過提供有償的高質量服務，獲得除政府經費之外的輔助資金來源，以保證高性能計算基礎設施有充足的運行經費，形成自我發展的良性循環。

加大對高性能計算應用軟件研發的支持力度。要切實加大對高性能計算應用軟件研發的支持力度，選擇重要的應用領域，建立長期的高性能計算應用軟件發展計劃。

不僅在超級計算機研發過程中要同步開展應用軟件的開發，更要在機器使用的全生命周期內持續開發應用軟件，逐步改變我國大型并行應用軟件依賴國外的被動局面。高性能計算應用軟件的研發要突出多學科的協作，提高大規模并行軟件的技術水平。

加強高素質跨學科人才的培養。我國高校應加強對高性能計算人才的培養。有條件的高校應設立高性能計算本科學科方向和研究生培養方向，理工科本科生應把計算作為基礎課程，加強計算建模方法、并行算法設計、算法實現與優化等方面的知識學習和技能訓練，使學生具備用計算解決實際問題的基本能力。

對高性能計算相關產業給予優惠政策。對高性能計算相關產業給予優惠政策，包括所得稅減免、降低關鍵器件進口關稅、出臺高水平人才引進政策等，鼓勵企業在技術攻關、新產品研發等方面增加投入。

對于提供高性能計算資源服務和應用解決方案的新興高性能計算服務產業，要特別加以扶植，幫助其成長壯大，促進高性能計算應用的普及。

促進形成超級計算的良好生態環境。所有計算機產品都是在技術推動和應用拉動下形成的。超級計算也不例外。著力發展應用算法和軟件產品;超大型系統主要由應用部門投資、按需定制;普通系統走市場化自由競爭的發展道路。

要重視大型系統相關技術在中小型系統中的下移、普及和產品化。努力用好已經建成的超算中心。用機器的費用列入經常預算科目。因為自然科學和許多工程領域的基礎研究是超級計算的重要用戶，應允許相應科研項目中列支的設備購置費挪作設備租用費（或計算費），從而擴大研究投入的計算效益。

建立超級計算的標準化體系。超級計算是一個異常復雜的研究與應用領域，數十年來積累了大量的技術和軟件產品，研究人員仍在不斷探索更方便的使用模式。

為了便于應用軟件在更多硬件平臺和新一代硬件平臺上的移植，有效利用歷史上在軟件開發方面的大量投入，迫切需要建立關于超級計算的標準化體系。

這個體系涉及硬件接口、硬件與軟件接口、通信協議、編程模型、程序開發和調優環境、調試和排錯工具、可靠性與可用性模型等諸多方面，從而使不同研制單位、廠家、用戶的產品或模塊可以互連、互通，保持硬件、軟件系統的兼容性和互操作性，從而使超級計算機真正成為解決挑戰性問題的重要手段。

（作者為曙光信息產業股份有限公司總裁）