從『銀河』到『天河』，國際『超算』領域的中國女科學家

●文/阿春

本文主人公

她參加過五代銀河、兩代天河系統的研發，從技術骨干成長為天河二號的副總設計師。在面臨一系列技術封鎖的情況下，她帶領團隊艱苦攻關，在超算并行軟件和應用研究中取得多項重要創新與突破，改寫了世界超算的格局，為科技強國、科技興軍做出了重要貢獻！她就是中山大學國家超算廣州中心主任盧宇彤，用堅韌與執著，在國際“超算”領域發出自己的聲音。

結緣首臺“超算”

盧宇彤出生于湖南長沙一個書香之家，父母都是大學老師，家里的學習氛圍十分濃厚，她尤其喜愛看科幻書。盧宇彤從小數學成績就非常好，每次考試，她做完附加題都是提前交卷的。一次考試后，老師找到盧宇彤，指出她卷子上一個小小的公式寫錯了。從那之后，盧宇彤開始注意這些細節問題，漸漸養成了嚴謹、細心的好習慣。

1983 年，中國研制出第一臺億次級超級計算機“銀河一號”，成為第三個能獨立設計和研制超級計算機的國家，在業內引起“軒然大波”。這一年，正在上高一的盧宇彤和同學們一起參觀了“銀河一號”。

那時的“銀河一號”被稱為“巨型計算機”，體積足有一個小型會議室那么大，表面布滿密密匝匝的電子管。沒想到，這“驚鴻一瞥”，在盧宇彤小小心田里，從此播下了科研的種子。

“計算機是當時最潮的專業，我報大學志愿時毫不猶豫地選了計算機系。”數學成績拔尖的盧宇彤，以優異的成績考入國防科技大學計算機系，出色的科研能力使她在大四畢業設計前，就進入教師課題組，為“銀河二號”編譯器的開發做驗證。

1993 年，盧宇彤碩士研究生畢業，適逢中國超算研究進入重要發展時期，對計算機既有興趣又有天賦的她，被超算研究團隊選中，正式投身銀河事業。不負眾望的盧宇彤，接連完成了兩個重要型號的國產超算系統。

不久后，英語流利的盧宇彤獲得去世界頂尖學府深造的機會，經過一關關考試、一層層選拔，她最終拿到國家留學基金委的出國留學名額和獎學金。這個指標，整個學院1 年只有1 個，機會十分難得。

然而此時，國家打造“新型深度并行銀河系統”的號角吹響，面對軟件系統要更新換代的巨大挑戰，已是團隊骨干的盧宇彤在“小我”和“大局”之間，毅然放棄了出國深造的機會，繼續留在“銀河”戰隊，堅定地隨同“超算”國家隊一起成長，一起飛躍。

與普通計算機相比，超級計算機擁有極大的數據存儲容量和極快速的數據處理速度，這就決定了，它可以在多領域進行一些普通計算機無法完成的工作。像航空航天、能源探測、醫學研究等，需要密集科學計算的關鍵領域，都少不了它的身影。

然而，超級計算機，曾一度成為制約我國科技發展的一大弱項，這自然也就成了盧宇彤的一塊“心病”。

“這塊硬骨頭，我一定要啃下來”

中國自主研發的超算“天河二號”，在一排排高大整齊的黑色機里，裝有32000 顆主CPU 和48000個協處理器，共300 多萬個計算核心。而盧宇彤和團隊的任務就是研發這個龐然大物的“大腦”，開發出一套極其精密復雜的軟件管理系統，讓如此之多的硬件在并行運轉、協同工作時發揮出最大能效，從而成為計算速度最快的超級計算機。

盧宇彤笑稱自己“其實就是一個程序員”。她大部分時間是對著電腦敲擊代碼，為天河二號編寫出一套有著層層疊疊并行網絡的協同軟件。讓300 多萬個計算機核同時工作，并最大限度地保證它們個個并行不悖、又快且準地計算，其中難度之大，令人難以想象。

但在盧宇彤的口中，很少能聽到“難”字，她更愿意把如此高難度的軟件設計描述成“巧妙”。“這個巧妙之處，在于要學會折中，要在各個功能運轉的性能和能耗中找到一個平衡。盧宇彤經常笑著說：“我把代碼統計過程叫作‘錙銖必較’，要盡力優化達到最佳臨界值，既不能浪費也不能節省。”

2011 年，盧宇彤擔任“天河二號”超級計算機系統副總設計師，擺在她面前的，是突圍的重重難題。

在整個超算系統中，盧宇彤主要負責互聯網絡中通信協議和并行環境的設計。要研制高帶寬、低延遲的互聯網絡，軟件設計如通信協議設計，起著關鍵性作用。當時全球范圍內，只有美國、日本等國的巨頭企業才具備這種高速的研發能力。不服輸的盧宇彤，在心底暗暗發誓：“這塊硬骨頭，我一定要啃下來！”

那段時間，盧宇彤經常熬夜，帶領團隊爭分奪秒，比別人多花3 倍的時間用在工作上，沒有假期更沒有周末。每一個方案的擬定，都是在幾十個備選方案中經過反復遴選、實驗、調試和驗證才選定的。

也正因為付出了非同尋常的努力，盧宇彤自信地提出了一種基于虛端口精簡通信協議的用戶級通信技術，實現“天河二號”高速自主定制互連通信軟件系統，性能達到國際同期最快商用互連系統的2 倍。

與此同時，盧宇彤還提出并實現了高效可靠的大規模資源管理系統，讓“天河二號”連續6 年蟬聯全球超級計算機500 強榜單第1 名，并成功入圍國際高性能計算應用最高獎項的“戈登貝爾”獎。

2016 年，時任國防科技大學計算機學院軟件所副所長的盧宇彤，舉家從長沙搬遷至廣州，出任國家超級計算廣州中心主任。她將重心由超算系統研制轉到超算應用，堅持“應用”與“研發”并舉。超算應用涉及領域極廣，需要不斷學習交叉學科的新知識，還需要花大量時間做穿針引線的溝通工作。盧宇彤笑著說：“我永遠對一切事物充滿好奇，剛開始壓力確實挺大，但學習使人快樂。”

作為國家重大科研基礎設施，超級計算機是真正意義上的“大國重器”。盧宇彤知道，未來計算的方向，一定是超級計算機與大數據、人工智能的深度融合。但再高深的科技，只有真正應用了，才能發揮更大的價值。基于這樣的考慮，盧宇彤牽頭自主研發了“天河星光”一站式融合超算應用平臺，讓天河二號在各個行業不斷拓展應用邊界，讓龐然大物接上了“地氣”。“比如汽車安全碰撞分析，以往的研究方式可能需要幾百臺真車進行實驗，現在通過建立數字模型，借助超級計算機，就可以通過數字樣車實現數據收集，再通過真車碰撞實驗進行核實，最后，用幾臺車就可以完成，而且，實驗時間從幾個月縮短到幾天。”

超級計算機可以“算天”“算地”“算人”。目前，國家超級計算廣州中心已支撐了數千項國家和地方重點課題的研發工作，服務用戶超過4500 家，用戶群體超過30 萬。

2018 年11 月，在世界超算大會上公布的“世界最具應用影響力超算中心”排名上，國家超算廣州中心成為我國唯一入圍世界前十的超算中心。這樣的成績，令盧宇彤深感欣慰。

科研工作不分男女

在德國法蘭克福召開的國際超級計算大會開幕式上，盧宇彤當選大會會士，成為中國首位獲此殊榮的學者，更是全球唯一獲此殊榮的女性。2 年后，盧宇彤出任國際超算大會主席，這是大會成立40 多年，迎來的首位女性主席。

面對一個個殊榮，盧宇彤用“幸運”來形容自己職業生涯的發展。她說：“能夠代表中國科學家在國際超級計算大會取得一席之地，是在中國超算快速發展的背景下，國際學術界對個人專業學術水平的認可。中國超算事業經過幾十年積累，終于可以在國際學術圈發出自己的聲音，是一件很讓人振奮的事。”

盧宇彤常對自己的學生說：“要想贏世界，要先看世界。”她一直倡導自由開放的研究氛圍，用“懂原則、守規則”樹立大國形象，不遺余力地創造交流機會，把中國學者推向世界。

盧宇彤十分鼓勵更多的女性參與到科學中來，“女性可以與男性一樣，在科學領域做出杰出貢獻。”作為一名巾幗英雄，每次取得重大突破和成功，盧宇彤都感到十分驕傲和自豪。盧宇彤始終覺得，科研工作不分男女，“我們和超級計算機是用程序對話、用實力對話，不分性別。”

在盧宇彤看來，雖然女性面臨著家庭與工作平衡難題等問題的制約，但在一定程度上，女性還有不少優勢。比如女性善于傾聽，認真細致，溝通能力有優勢，易于融入團隊，追求完美，在計算機領域的研究和應用中視角更為全面，能夠發揮很大的作用。

盧宇彤很少給自己貼性別標簽，“當然我也有不自信的時候，但不明顯，因為根本沒有時間去考慮。當出現問題時，唯一要做的就是尋找解決方法，不斷往前走，把重點聚焦到工作上，我堅信工作態度與成果遠比性別重要。”

作為忙碌的科研工作者，如何平衡家庭與事業，在盧宇彤眼中，是一門生活的藝術。她雖然沒有多少時間陪在家人身邊，但與家人精神上的交流從未中斷。她經常與愛人連線，兩人除了問候就是鼓勵，感情仍像初戀時甜蜜。

工作之余，盧宇彤特別留意青少年的發展，寄語青少年：“青少年是國家的未來，提升青少年的整體科學素養是確保祖國未來科技創新力量儲備的根本。”

盧宇彤的孩子正在讀研究生，作為成功的超算專家，她沒有給孩子規劃既定的發展路線，而是以身作則，用自己對工作對事業的熱情與堅持鼓勵孩子，期望他也能找到自己喜愛的方向，“我覺得不能以家長意識為中心，而是應該采取啟發、引導的方式，尊重孩子對于任何問題的好奇心與求知欲，通過多元的渠道幫助孩子拓展知識，鼓勵孩子在博觀的基礎上找到自己的興趣點，幫助孩子獨立思考和探索，加強實踐，學以致用，在實踐中培養批判性思維，激發創造性思維。”

中國科協科普部、全國婦聯宣傳部組織開展“我和媽媽學科學”公益活動，盧宇彤由衷地說：“女性是生命的孕育者和哺育者，是孩子們的第一位老師，所以女性科學素質的提升對于整個社會的科學素養的提升至關重要。同時，要積極樹立媽媽的榜樣作用，發揮對孩子的正面帶動作用，啟發孩子的科學興趣，弘揚科學精神。”

從“銀河”到“天河”，盧宇彤陸續參加了五代“銀河”、兩代“天河”的研制，跟著超算國家隊共成長，一直保持攻堅克難的信心和決心。如她所言：“幾十年如一日的堅持，憑的是對工作的熱愛和對這份事業的信念，我們堅信能夠做好國產超算系統，也能夠做好國產超算的應用。”談及未來，盧宇彤表示，她的愿望就是讓超算服務更多的行業和領域，支持更多領域的創新。