“當驚世界殊”：百億億次超級計算機向我們走來

高榮偉

10月27日，從國家并行計算機工程技術研究中心獲悉，由該中心牽頭的“E級高性能計算機原型系統”研制項目正式啟動，速度將十倍于目前世界最快。

國家并行計算機工程技術研究中心，是經國家科委批準，于1992年8月開始組建，1996年6月通過國家驗收，中心總部設在北京市海淀區。中心組建的目的是開發商品化的并行計算機系統，逐步形成我國的高性能并行計算機產業，并將產品推向國內、國際兩個市場。公開資料顯示，1999年10月，中心研制的第一臺神威-I型機進入國家氣象局業務運行，并以此為基礎成立了北京高性能計算機應用中心。2001年1月，以中心研制的第二臺神威-I型并行計算機為主計算機系統的上海超級計算中心成立。2012中心因為成功研發全部裝備“中國芯”及具有全自主知識產權的“神威藍光”高性能計算機系統，在中央電視臺2012年度“創新改變中國”科技盛典中，榮獲創新團隊獎。

據悉，目前世界上運算速度最快的就是由國家并行計算機工程技術研究中心研制的“神威·太湖之光”超級計算機，峰值性能為125.436PFlops，也就是每秒執行超過12.5億億次浮點計算。目前啟動的新超算將提高到全新的E級，即ExascaIe（1000PFIops），每秒以百億億次浮點計算，將為航天、材料、氣候氣象等多領域關鍵應用提供強有力支撐。何為E級超算？所謂E級超算，是指每秒可進行百億億次數學運算的超級計算機，被全世界公認為“超級計算機界的下一頂皇冠”，它將在解決人類共同面臨的能源危機、污染和氣候變化等重大問題上發揮巨大作用。何為“百億億次”？中國國家超算天津中心主任助理孟祥飛表示，已啟動樣機研制的中國百億億次超級計算機的浮點計算處理能力將達到10的18次方，是“天河一號”的200倍，其工作一小時相當于全體國人上萬年的工作量。

“原型系統可以良好地支撐高性能計算、深度學習、大數據、云計算等領域應用，加快技術成果產業化應用，對我國高性能計算產業發展有重大支撐作用。”中科曙光副總裁沙超群如是說。業內人士介紹，超級計算機是世界高新技術領域的戰略制高點，是國家綜合國力和競爭力的重要標志，美、日、歐、俄等發達國家紛紛加大投入，而美國則將E級計算機上升為國家戰略。

我國也將E級超算的研究寫入了國家“十三五”規劃。據悉，科技部國家重點專項共支持了三種不同技術路線的E級原型系統，國家并行計算機工程技術研究中心負責的只是其中之一，國防科技大學、中科曙光也在做。從我國高性能計算機角度分析，多年來，位于天津的中科曙光在國家“863”“核高基”等重大專項支持下，一直致力于在高性能計算機領域的探索與研發。2004年6月，每秒運算11萬億次的超級計算機曙光4000A研制成功，落戶上海超級計算中心，進入全球超級計算機前十名，從而使中國成為繼美國和日本之后，第三個能研制10萬億次高性能計算機的國家。從曙光一號、曙光1000到曙光6000，先后研制成功了百萬億次和千萬億次高性能計算機系統，一直代表國產高性能計算系統的最高水平，見證了我國高性能計算機從跟跑、并跑到領跑的全過程。新華社報道，6年前，中國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”落戶天津，且以每秒4700萬億次的峰值性能獲得世界超級計算機排名第一的殊榮。

雖然中國超級計算機一直走在世界前列，但科研人員的腳步并沒有因此放緩。據了解，中國新一代百億億次超級計算機主要特點是突出“全自主”，自主芯片、自主操作系統、自主運行計算環境，樣機預計在2017年底至2018年初完成。此前，“神威·太湖之光”用上了純國產核心處理器，已經震驚世界，而此次新的E級原型系統將進行全面提檔升級，全面配備國產的處理器、高性能網絡，以及自主設計的系統軟件和應用，具有全套知識產權。所有這一切，“當驚世界殊”，必將再次吸引全球的目光。

目前“天河一號”系統使用率超過90%，已進入“飽和”運行狀態，并發運行的作業數量達到1200余個，先后服務國家重大重點科研項目超過1000個，為企業帶動經濟效益超過20億元。據悉，今年國家超級計算天津中心同國防科技大學聯合開展我國新一代百億億次超級計算機研制。“新一代中國百億億次超算與現有超算相比，不僅是計算能力上的擴展，在計算密度、單塊計算芯片計算能力、內部數據通信速率都將得到極大提升。”孟祥飛說，科技創新真正為產業發展服務，才是其最根本目標。他強調，如何將更多航空航天、石油、氣候氣象等成熟應用軟件移植到中國百億億次超級計算機平臺上且保證其高效運行，是研發團隊面對的重要課題。針對E級計算可能帶來的眾多難題，中科曙光從計算、存儲、網絡、系統軟件、系統冷卻和可靠性等方面，針對性地布局E級計算。

中心副主任梁軍介紹，E級計算機在效率、能耗、可靠性和應用適應性等方面仍面臨前所未有的挑戰，具有很多不確定性。本次研發具有一定規模的E級計算機原型系統，將充分驗證國產核心技術和創新技術的有效性，為實現E級以上規模計算機提供堅實基礎。

“針對傳統數據中心建設規劃周期長、建設成本高、運維復雜、系統利用效率低、數據聚合性差等問題，中科曙光推出了‘立體化數據中心。”沙超群介紹說，立體數據中心同時兼有模塊化、綠色化、智能化、分離融合、高密度等特點，可滿足E級計算對數據中心的需求。“綠色節能與智能化將是成熟數據中心的‘標配，未來數據中心都將圍繞這兩個方向來優化。”

據中科曙光介紹，E級超算原型系統搭建完畢后，將在上海超算中心、深圳超算中心、中科院網絡中心等地進行應用示范，直接提供高性能計算、云計算、大數據處理等商業化服務。