“天河三號”E級原型機完成研制部署

近日從位于天津濱海新區旗下開發區的國家超級計算天津中心傳來消息，我國自主研發的新一代百億億次超級計算機——“天河三號”E級原型機完成研制部署，并順利通過分項驗收。該原型機系統采用了三種國產自主高性能計算和通信芯片。在此基礎上，“天河三號”超級計算機預計于2020年研制成功。

持續攻堅 再攀新高峰

“超級計算機已成為一個國家信息技術創新的核心驅動，國家綜合國力提升的強大支撐，以及快速發展高端信息技術的牛鼻子。”國家超級計算天津中心主任劉光明表示。

百億億次超級計算機也就是E級超級計算機。當前，新一代百億億次超級計算機的研制計劃是國際上高端信息技術創新和競爭的制高點。美國和日本均已提出E級超級計算機的研制計劃，擬在2020年或之后完成研制。

我國超算問鼎世界桂冠是從部署在國家超級計算天津中心的“天河一號”起步。一路走來，先后有“天河二號”和“神威·太湖之光”等傳承和發展。面對超算發展新趨勢，2016年，科技部結合“十三五”發展規劃，通過國家重點研發計劃支持，開始分兩期啟動我國E級計算機研制計劃。第一期主要為“E級計算機關鍵技術”研究，安排了三個E級原型樣機的研制，第二期為具體研制E級計算機。

國防科技大學和國家超級計算天津中心等團隊合作承擔了“天河三號E級原型機系統”研制項目。經過兩年多的持續關鍵技術攻關和突破，原型系統研制成功，并在國家超級計算天津中心部署完成，7月22日順利通過科技部高技術中心組織的分項課題驗收，隨后將逐步進入開放應用階段。

創新為先 實現自主可控

相比上一代超級計算機，“天河三號”是一個劃時代的先進技術作品。它實現了豐富的技術創新，這在原型機上已經得到淋漓盡致的體現。

“幾十年的積累和不斷的技術創新，在‘天河超級計算機核心關鍵技術上實現了整體自主可控。”劉光明說，在“天河三號E級原型機系統”項目實施中，團隊自主設計了三款芯片：“邁創”眾核處理器（Matrix-2000+），高速互連控制器，互連接口控制器；設計了四類計算、存儲和服務結點，十余種印制電路板；設計和實現了新型的計算處理、高速互連、并行存儲、服務處理、監控診斷、基礎架構等硬件分系統，以及系統操作、并行開發、應用支撐和綜合管理等軟件分系統。

依托于全面技術創新，“天河三號E級原型機系統”實現了可適應科學計算和數據處理多應用需求的柔性體系結構，突破了計算訪存通信三方平衡的高性能計算結點技術，可支持十萬結點規模的高速互連和光電混合高速信號傳輸技術，高效靶向散熱冷卻技術，用戶透明的高性能計算環境軟件支撐等技術。

在原型機上關鍵技術的突破，支撐了“天河三號”百億億次整機系統研制全面計算、訪存、通信性能平衡的設計方案。未來，“天河三號”將對已經設計生產的計算、互連通信核心芯片再進行全面升級，進一步完善可支持艾字節（EB）級海量數據存儲的層次式存儲系統，優化適用高性能計算和高效大數據處理的柔性體系結構。利用2到3年的時間，預計在2020年左右，打造出全自主的具有國際領先水平的新一代“天河三號”E級超級計算機。屆時，其運算能力將比“天河一號”提高200倍，實現質的飛躍。

應用驅動 諸多領域發展

在劉光明看來，性能卓越的國產新一代超算“既好看又中用”。它將有助于解決我國高性能計算能力問題，為解決我國國民經濟和科學研究等領域的挑戰性問題提供不可替代的重要技術手段。同時可直接提高科研院所的科技創新能力，提升企業核心競爭力。

“國家超級計算天津中心是國際上首個依靠高技術服務實現收支平衡的超算中心。”國家超級計算天津中心應用研發部部長孟祥飛介紹，中心使用的“天河一號”已經是世界上獲得最廣泛應用的超級計算機，每天運行的計算任務超過1400個，用戶涵蓋油氣勘探、高端裝備制造、藥物研發、霧霾預警預報等領域的重點科研、企業、政府機構近1600家。

“天河一號”累計支持國家科技重大專項、國家重點研發計劃等重大項目超過1300項，涉及經費超過20億元，取得國家級、省部級等重要獎勵成果及出版成果超過2000項。通過先進產品設計、先進工藝優化、先進材料研發等，為企業年均新增經濟效益超過30億元。

孟祥飛說，未來，國家超級計算天津中心將依托“天河三號”，構建超級計算與云計算、大數據和人工智能深度融合的高性能計算服務平臺，將在長效高分辨率氣候氣象預報、大規模航空航天數值風洞、地震地質研究和油氣能源勘探、腦科學與基因工程等一系列超大規模計算與模擬，以及涉及國計民生、信息安全的政務數據、醫療衛生、基因健康等大數據分析處理領域，發揮支撐和平臺作用。

該中心還將進一步引領天津智能產業創新發展，以“京津冀大數據協同處理中心”等為載體，對接雄安新區，全面服務京津冀協同創新，成為京津冀區域創新發展的重要引擎。

延伸閱讀

5月17日在天津舉行的第二屆世界智能大會上，國家超級計算天津中心對外展示了我國新一代百億億次超級計算機“天河三號”原型機，這也是該原型機首次正式對外亮相。

記者在現場看到，“天河三號”型機由三組機柜組成，每組機柜高2米左右，通身黑色，機身上嵌有藍綠兩條醒目的彩條，在彩條中間，“天河”兩個字異常醒目。

“‘天河三號原型機采用全自主創新，自主飛騰CPU，自主天河高速互聯通信，自主麒麟操作系統，其綜合運算能力與‘天河一號相當。”國家超級計算天津中心應用研發部副部長夏梓峻介紹說。

2010年，中國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”落戶國家超級計算天津中心，面向國內外提供超級計算服務。

“‘天河一號的運算能力已經飽和，而‘天河三號的運算能力是‘天河一號的200倍。就目前的進展情況來看，‘天河三號有望在2020年研制成功。”天津超算中心有關負責人說。

這位負責人表示，未來，超算中心將依托“天河一號”和研制中的“天河三號”百億億次超級平臺，打造超級計算、云計算、大數據、人工智能和物聯網五大融合平臺，為國家科技創新服務，為新興產業發展服務。

據了解，百億億次超級計算機也稱“E級超算”，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。