孟祥飛：懷揣一顆振興中華的心
——國家超級(jí)計(jì)算天津中心應(yīng)用研發(fā)部部長

孟祥飛：懷揣一顆振興中華的心
——國家超級(jí)計(jì)算天津中心應(yīng)用研發(fā)部部長

他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷探索創(chuàng)新，研發(fā)出中國第一臺(tái)世界第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)——天河一號(hào)。從被質(zhì)疑中看不中用的“大游戲機(jī)”，到真正能“算天算地算人”的“國之重器”。

1946年，世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)叫ENIAC，它誕生的時(shí)候占地170平方米，相當(dāng)于兩個(gè)教室那么大。它的功耗有150千瓦，而它的計(jì)算速度是每秒5000次。當(dāng)然，相比我們?nèi)祟愐呀?jīng)挺快了。但是，現(xiàn)在我們小小的智能手機(jī)，它的功耗不到1瓦，而它每秒鐘的計(jì)算速度可以達(dá)到幾十億次，這是計(jì)算機(jī)的發(fā)展速度。實(shí)際上，超級(jí)計(jì)算機(jī)更是突飛猛進(jìn)，它的計(jì)算能力在指數(shù)級(jí)增長，甚至超出了科幻作家的“腦洞”。劉慈欣的《三體》中提到一個(gè)世界上當(dāng)時(shí)最快的計(jì)算機(jī)每秒鐘能計(jì)算500萬億次。而在2010年，我們“天河一號(hào)”問世的時(shí)候，它的計(jì)算速度已經(jīng)是《三體》里計(jì)算機(jī)速度的10倍。現(xiàn)在，我們最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)叫“神威·太湖之光”，它的計(jì)算速度每秒達(dá)到9.3億億次，是《三體》里這臺(tái)計(jì)算機(jī)性能的186倍。

超級(jí)計(jì)算機(jī)是“超級(jí)利器”

我們周圍充斥了各種計(jì)算機(jī)，為什么還需要超級(jí)計(jì)算機(jī)？可以簡單地拿步槍和大炮做一個(gè)比喻，普通的計(jì)算機(jī)就像步槍，靈活實(shí)用。但是要去攻城拔寨，就需要大炮，超級(jí)計(jì)算機(jī)的作用就是來攻城拔寨。2016年，有一個(gè)人工智能橫空出世，就是AlphaGo。2016年，它以四比一的成績擊敗了李世石，今年又擊敗了柯潔。AlphaGo為什么有這樣超強(qiáng)的能力？首先是因?yàn)樾碌娜斯ぶ悄芩惴ǖ母峦苿?dòng)了AlphaGo的能力，同時(shí)它后臺(tái)的超級(jí)計(jì)算給它帶來超強(qiáng)的算力，成為它重要的一個(gè)支撐。AlphaGo的后臺(tái)，具備千萬億次的一個(gè)計(jì)算能力，也就是說，它工作1小時(shí)，相當(dāng)于中國13億人上百年的工作量。所以說，人要是跟它拼速度，那可能跑斷腿、跑掉鞋也難望其項(xiàng)背。超級(jí)計(jì)算，在AlphaGo里的應(yīng)用只是一個(gè)小小的例子。

超級(jí)計(jì)算在很多領(lǐng)域都有它的重要價(jià)值，簡單概括成“算天”、“算地”、“算人”。“算天”是什么？就是天氣預(yù)報(bào)，同時(shí)研究宇宙起源和演化的能力；“算地”是什么？也就是算地質(zhì)的演化，還有油藏等地下能源的勘探，我們把它比喻成“給地球做CT”；“算人”又是什么？基因數(shù)據(jù)是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)群，我們需要用超級(jí)計(jì)算機(jī)來進(jìn)行基因大數(shù)據(jù)的分析，來揭示人類基因的密碼。所以說，超級(jí)計(jì)算是解決人類和社會(huì)發(fā)展重大問題的一個(gè)“超級(jí)利器”。

“天河一號(hào)”就是一臺(tái)“爭氣機(jī)”

我國的超級(jí)計(jì)算機(jī)來得沒那么容易。世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)是1976年美國研制成功的，而我們開啟超級(jí)計(jì)算機(jī)研制的步伐是在1978年，我們跟世界基本同步。但由于我們研發(fā)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)非常薄弱，制造能力也有限，所以長期以來，我們的超級(jí)計(jì)算機(jī)研制都處在一個(gè)“跟跑”的狀態(tài)。在這個(gè)領(lǐng)域，非常有代表性的一個(gè)故事叫“玻璃房子”。當(dāng)時(shí)我們的中石油、國家氣象局需要超級(jí)計(jì)算機(jī)，花高價(jià)從國外的一些機(jī)構(gòu)購買了超級(jí)計(jì)算機(jī)。但買回來以后，要建獨(dú)立的機(jī)房，把數(shù)據(jù)交給他們，由他們的工程師進(jìn)入機(jī)房進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，我們自己的人員只能隔著窗戶看一下這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)。講到這里，我不知道大家是什么感觸。

2007年后，在國家重大專項(xiàng)的支持下，在天津?yàn)I海新區(qū)開始啟動(dòng)我國第一家國家級(jí)超算中心的建設(shè)。我毅然加入到這個(gè)籌建當(dāng)中的團(tuán)隊(duì)，當(dāng)時(shí)我們六、七個(gè)人連辦公室都沒有，大家吃、住、辦公都擠在一個(gè)兩居室的公寓里。2010年，我們開始正式安裝調(diào)試“天河一號(hào)”系統(tǒng)，全面安裝時(shí)已經(jīng)進(jìn)入到七、八月，外面30多攝氏度，因?yàn)闆]有空調(diào)，機(jī)房里40多攝氏度。大家累了就躺在我們?cè)O(shè)備的大紙箱子上休息一下，醒了再接著干。用了7個(gè)月左右的時(shí)間完成了別人要一年多才能完成的工作。

2010年11月17日，喜訊傳來，“天河一號(hào)”取得了世界第一的突破。我們覺得心潮澎湃，有一些老專家，因?yàn)樗麄兘?jīng)歷過整個(gè)發(fā)展過程，他們覺得“天河一號(hào)”就是一個(gè)“爭氣機(jī)”。

我給主任立了個(gè)小軍令狀

說實(shí)話，幸福的時(shí)光總是短暫的。在“天河一號(hào)”取得世界第一不久后，質(zhì)疑的聲音又接踵而來。當(dāng)時(shí)很多國內(nèi)外專家和媒體質(zhì)疑中國的“天河一號(hào)”是一臺(tái)為排世界第一而造的超級(jí)計(jì)算機(jī)，中看不中用，甚至有專家調(diào)侃中國的“天河一號(hào)”實(shí)際上就是一臺(tái)大游戲機(jī)。我怒了！我給我們主任立了個(gè)小軍令狀：干不好“天河一號(hào)”的應(yīng)用，我卷鋪蓋卷兒走人！拉弓沒有回頭箭，只能拼了。我們面臨的第一個(gè)挑戰(zhàn)就是如何將自主的技術(shù)與原來傳統(tǒng)的應(yīng)用相兼容。“天河一號(hào)”剛開始運(yùn)行的時(shí)候，我們部署一套國際上藥物研發(fā)領(lǐng)域的一個(gè)通用軟件，遇到了非常嚴(yán)重的不兼容問題。用了20多個(gè)日夜、上千次的調(diào)試、編譯，在里面尋找問題，最終把不兼容的問題解決了，保障了我們“天河一號(hào)”在藥物研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)。現(xiàn)在再看我們的“天河一號(hào)”，每天完成近萬項(xiàng)的任務(wù)，這種應(yīng)用規(guī)模實(shí)際上是很多歐美超算中心都很難達(dá)到的。我們現(xiàn)在的“天河二號(hào)”、“神威·太湖之光”等這些超級(jí)計(jì)算機(jī)都在國家的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越強(qiáng)大的作用，所以說我現(xiàn)在更興奮。

有時(shí)創(chuàng)新來自于日常生活

實(shí)際上，創(chuàng)新并不都是艱苦卓絕或者“高大上”的，有的時(shí)候創(chuàng)新也來自于我們?nèi)粘５纳睢?012年，我們做了一個(gè)海洋動(dòng)力學(xué)計(jì)算的軟件優(yōu)化，我們遇到了一個(gè)非常嚴(yán)重的問題：隨著并行計(jì)算規(guī)模的擴(kuò)大，用的CPU越來越多，數(shù)據(jù)開始出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶碌膯栴}。這是個(gè)什么概念呢？比如一個(gè)超級(jí)大工廠，它的每一個(gè)車間生產(chǎn)能力都很強(qiáng)，能生產(chǎn)出各種產(chǎn)品，而這些產(chǎn)品在運(yùn)到倉庫存放的時(shí)候都堵在了倉庫門口，所以說車間就只能“歇菜”了。如何解決這個(gè)問題？當(dāng)時(shí)我經(jīng)常出差，發(fā)現(xiàn)在車站人流密集的地方，會(huì)把一個(gè)大的進(jìn)出口用安全柵欄隔離開，分成很多小的通道，提升了通行的效率。這個(gè)設(shè)計(jì)啟發(fā)了我，我回去把我們整個(gè)數(shù)據(jù)的輸出分成很多通道，把我們數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)效率提升了大概一倍。通過我們不斷地積累和創(chuàng)新，不僅在高端芯片方面形成了完整的產(chǎn)品體系，同時(shí)為我們國家的信息安全也提供了堅(jiān)強(qiáng)有力的保障。

我們說，青年興則國家興，青年強(qiáng)則國家強(qiáng)。超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的老一輩奠基人慈云桂教授，當(dāng)時(shí)在承接我們第一代自主超級(jí)計(jì)算機(jī)“銀河一號(hào)”的時(shí)候，他說：“拼上這條老命也要把我們中國自主的巨型機(jī)研制出來。”而現(xiàn)在青年一代的科學(xué)家可能不用再像老一輩科學(xué)家那樣去篳路藍(lán)縷，但是我們同樣有一顆振興中華的心，我想我們新的青年一代將不辱新時(shí)代的歷史使命。

李雪源據(jù)央視綜合頻道《開講啦》節(jié)目整理