一分鐘算力相當于地球人算32年

6月20日，德國法蘭克福國際超算大會（ISC）公布了新一期全球超級計算機TOP500榜單，由我國國家并行計算機工程技術研究中心研制的“神威·太湖之光”以超第二名近3倍的運算速度奪得第一。更令人振奮的是，該套系統實現了包括處理器在內的所有核心部件全國產化。

新華社記者走進負責該系統運營和維護的國家超級計算無錫中心，為你揭開“神威·太湖之光”的神秘面紗。

世界運算最快

運算一分鐘相當于地球人算32年

“神威·太湖之光”系統的峰值性能、持續性能、性能功耗比等三項關鍵指標均為世界第一。其峰值性能達到12.54億億次每秒，這是全球首個突破十億億次的超級計算機；持續性能達到9.3億億次每秒，是“六連冠”的“天河二號”的近3倍。性能功耗比為60.51億次/瓦，比“天河二號”節能60%以上。

“簡單來說，這套系統1分鐘的計算能力，相當于全球72億人同時用計算器不間斷計算32年；如果用2016年生產的主流筆記本電腦或個人臺式機作參照，‘太湖之光’相當于200多萬臺普通電腦。”國家超級計算無錫中心主任楊廣文介紹。

走進國家超級計算無錫中心，1000平方米的房間內，記者看到了“神威·太湖之光”的“真身”：由40個運算機柜和8個網絡機柜組成。每個運算機柜比家用的雙門冰箱略大，打開柜門，4塊由32塊運算插件組成的超節點分布其中。每個插件由4個運算節點板組成，一個運算節點板又含2塊“申威26010”高性能處理器。一臺機柜就有1024塊處理器，整臺“神威·太湖之光”共有40960塊處理器。

“每一塊處理器相當于20多臺常用筆記本電腦的計算能力，4萬多塊再組裝到一起，速度之快可想而知。”楊廣文說。

致力超算研究的意義不僅僅是“速度戰”，更重要的是贏得“應用戰”。國家超級計算無錫中心副主任付昊桓介紹，依托“神威·太湖之光”，以清華大學為主體的科研團隊首次實現了百萬核規模的全球10公里高分辨率地球系統數值模擬，這將全面提高我國應對極端氣候和自然災害的減災防災能力；國家計算流體力學實驗室對“天宮一號”返回路徑的數值模擬結果令人振奮，將為“天宮一號”順利回家提供精確預測；上海藥物所開展的藥物篩選和疾病機理研究，短短2周就完成常規需要10個月的計算，加速了白血病、癌癥、禽流感等方向的藥物設計進度……

從“玻璃房”到“限售”

25平方厘米打破30年技術封鎖

30年前，中國的超級計算機用戶有一個神秘的“玻璃房”：美國人把一臺超級計算機賣給中國，用不透明的玻璃包裹得嚴嚴實實，中國技術人員沒有授權不得入內。

北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院王蘭寧教授至今記得這個中國土地上的“技術飛地”。“全國只有幾個有授權的科學家能夠進入玻璃房，而且是在美國人的監視下，一旦程序運行完，機器立即被鎖回玻璃房。那個所謂的超算速度，在今天看來充其量是一臺高性能電腦，但對于當時的中國來說，卻是一個難以企及的高峰。”

20世紀80年代，我國已逐步邁入獨立設計和制造巨型機的國家之列，但卻因核心處理器等關鍵部件與技術的短板只能受制于人。

步入“十二五”，在國家863項目重點支持下，我國超級計算發展不斷取得突破。“天河二號”問鼎“六連冠”的同時，在全球超級計算機500強榜單上，中國制造的名單正越來越長，這引起了美國的警惕。2015年4月，美國政府宣布，把與超級計算機相關的4家中國機構列入限制出口名單，目的就在于通過限售，鎖死中國超算快速發展的腳步。

正是這種封鎖帶來的激勵，讓我國下大力氣研發全國產化的“神威”系列超級計算機，直至此次登頂國際榜單。

由此，只有5厘米見方的薄塊“申威26010”不僅成為“神威·太湖之光”的心臟，也成為我國自主研發打破30年技術封鎖的一柄利器。25平方厘米的方寸之間，集成了260個運算核心，數十億晶體管，達到了每秒3萬多億次計算能力。單芯片計算能力相當于3臺2000年全球排名第一的超級計算機。

從“六連冠”到首個十億億次

中國超算離世界之巔仍有差距

超級計算機，被稱為“國之利器”是國家科技綜合實力的體現，從高端材料，到生命科學和生物技術，再到深海探測、空間技術各領域，都離不開超算領域的支撐。

楊廣文表示，不可否認，“神威·太湖之光”的成功，標志著我國超級計算機研制能力已位居世界領先水平，但在技術儲備、系統穩定性方面與發達國家仍有明顯差距。

“未來5～10年，從每秒十億億次到每秒百億億次是超算發展的決勝之地。”國家并行計算中心的相關科研人員表示，雖然超算大國都在進行部署，但其中需要解決的技術關鍵環節非常多，以能耗為例，“神威·太湖之光”一年的用電量達到15兆瓦，相當于3個清華大學的用電量。以現有技術即使能夠實現百億億次，能源消耗將十分驚人。

中科院計算機網絡信息中心研究員張鑒表示，我國利用超算系統解決問題的能力長期不足，相關商業應用軟件仍為國外壟斷，在軟件研制、應用開發和人才培養方面還有待進一步提高。將“制好”優勢轉化為“用好”優勢，才能真正實現對產業創新與升級的帶動。

據新華社