■科技資源開放共享

　　本報(bào)記者張 強(qiáng)通訊員李 璇特約記者王握文

　　11月20日，第44屆世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜揭曉，由中國(guó)國(guó)防科技大學(xué)研制的“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)再次位居榜首。這是繼2013年6月第一次奪冠以來(lái)，“天河二號(hào)”連續(xù)第四次摘得全球最快的桂冠，再一次將世界的目光引向了這個(gè)來(lái)自中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，在科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展等領(lǐng)域存在一系列復(fù)雜、大型的挑戰(zhàn)性問題需要解決，而對(duì)這些問題進(jìn)行計(jì)算求解，必須依賴速度超快、容量超大的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　作為國(guó)家863計(jì)劃和“核高基”國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目，“天河二號(hào)”以其超大的存儲(chǔ)容量和難以想象的計(jì)算速度，無(wú)可爭(zhēng)議地成為國(guó)家科研的重要基礎(chǔ)工具，在諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

　　讓尖端科技效能實(shí)用好用

　　2013年11月，“天河二號(hào)”在國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心投入運(yùn)行，并正式向國(guó)內(nèi)外用戶開放使用。目前，“天河二號(hào)”二期建設(shè)的第一步升級(jí)基本完成，機(jī)器之間的通訊速度翻了一倍，已釋放的計(jì)算資源利用率為76％。專家預(yù)計(jì)，在今年12月底前，“天河二號(hào)”的計(jì)算資源將全部被釋放。明年，超算中心將對(duì)“天河二號(hào)”進(jìn)行加速卡的升級(jí)，以提高其中央處理器的性能。

　　“超級(jí)計(jì)算機(jī)研制難，用好更難。但我們不僅要研制世界性能最高的超級(jí)計(jì)算機(jī)，而且要研制穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛的超級(jí)計(jì)算機(jī)，這是我們始終追求的目標(biāo)?！碧崞稹疤旌佣?hào)”，項(xiàng)目副總設(shè)計(jì)師朱小謙研究員說。

　　為讓“天河二號(hào)”實(shí)用好用，“天河人”根據(jù)我國(guó)特別是廣東省及珠三角地區(qū)對(duì)大數(shù)據(jù)處理、智慧城市建設(shè)等方面的應(yīng)用急需，創(chuàng)造性地提出了異構(gòu)多態(tài)體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的均衡設(shè)計(jì)。針對(duì)新型體系結(jié)構(gòu)使用難度大的問題，他們還自主開發(fā)了一種新的編程框架，將異構(gòu)特征“屏蔽”起來(lái)。也就是說，用戶在使用“天河二號(hào)”時(shí)，既能發(fā)揮它的強(qiáng)大運(yùn)算能力，又不會(huì)因異構(gòu)多態(tài)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性增加編程的難度，從而有效提高了易用性。

　　國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心主任袁學(xué)鋒介紹說，近年來(lái)，我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)需求以不斷增長(zhǎng)，各行各業(yè)方興未艾的創(chuàng)新活動(dòng)，為我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)研制、應(yīng)用的快速發(fā)展提供了強(qiáng)勁動(dòng)力，同時(shí)推動(dòng)著科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?！疤旌佣?hào)”研制成功后，對(duì)于若干典型應(yīng)用已經(jīng)開始試算，并取得了比“天河一號(hào)”更高的計(jì)算效率和更好的計(jì)算效果。

　　該中心先導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)負(fù)責(zé)人盧澤新研究員說，“天河二號(hào)”在計(jì)算規(guī)模、計(jì)算精細(xì)度和計(jì)算效率等方面大大超過“天河一號(hào)”。以500人規(guī)模的全基因組信息關(guān)聯(lián)性分析為例，華大基因利用自有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需1年時(shí)間，利用“天河二號(hào)”只需3個(gè)小時(shí)。在新車研發(fā)中，采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段，一般要經(jīng)過上百次的真實(shí)碰撞實(shí)驗(yàn)，歷時(shí)兩年多才能完成一款新車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而利用“天河二號(hào)”對(duì)汽車碰撞模擬和空氣動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果，只需3到5次實(shí)車碰撞，兩個(gè)月即可完成任務(wù)。

　　 技術(shù)“福利”延伸各行各業(yè)

　　目前，“天河二號(hào)”已構(gòu)建起材料科學(xué)與工程計(jì)算、生物計(jì)算與個(gè)性化醫(yī)療、全數(shù)字設(shè)計(jì)與裝備制造、能源及相關(guān)技術(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)、地球科學(xué)與環(huán)境工程計(jì)算、智慧城市與大數(shù)據(jù)處理等六大應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。并先后為250多家用戶提供計(jì)算服務(wù)，其應(yīng)用行業(yè)涉及生命、能源、宇宙等學(xué)科。

　　在“天河人”心目中，“天河二號(hào)”神通廣大、無(wú)所不能——

　　中國(guó)商飛北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心利用“天河二號(hào)”開展大型客機(jī)C919全參數(shù)氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，僅用6天時(shí)間就完成了過去需要2年才能完成的計(jì)算量，在極大提高工作效率的同時(shí)，首次實(shí)現(xiàn)了國(guó)際上全機(jī)復(fù)雜構(gòu)型高精度大規(guī)模數(shù)值模擬。中科院上海藥物研究所基于“天河二號(hào)”開展了75萬(wàn)個(gè)小分子化合物的結(jié)合親和力評(píng)估，完成了600多個(gè)各類藥物的體內(nèi)外活性測(cè)試評(píng)價(jià)，為治療惡性腫瘤、乙肝、糖尿病等疾病提供了新的途徑。陜西高性能研究中心依托“天河二號(hào)”開展了基于蒙特卡羅模擬方法的金融風(fēng)險(xiǎn)量化研究，利用3344個(gè)異構(gòu)計(jì)算結(jié)點(diǎn)進(jìn)行VaR模擬測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了千萬(wàn)級(jí)投資組合的多維度市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)分鐘級(jí)準(zhǔn)實(shí)時(shí)計(jì)量，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)金融機(jī)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)敏感性、降低風(fēng)險(xiǎn)加權(quán)資產(chǎn)、提升資金精細(xì)化管理能力打下了良好的計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)，天河二號(hào)還適配了廣州市電子政務(wù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、云盤存儲(chǔ)系統(tǒng)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為廣州市電子政務(wù)和智慧城市建設(shè)搭建了一個(gè)高效可靠的承載平臺(tái)。

　　2012年4月，國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心聯(lián)合天津大學(xué)，與英國(guó)、挪威、西班牙、保加利亞和瑞士歐盟五國(guó)的研究機(jī)構(gòu)申請(qǐng)了基于“天河一號(hào)”的中歐超級(jí)計(jì)算戰(zhàn)略合作項(xiàng)目。如今，“天河二號(hào)”繼續(xù)為國(guó)外研究機(jī)構(gòu)提供了高性能計(jì)算服務(wù)。德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)等合作團(tuán)隊(duì)，利用“天河二號(hào)”開展的真實(shí)地震震波傳播模擬工作，模擬再現(xiàn)了1992年美國(guó)加州蘭德斯大地震震波傳播過程，為研究地震波產(chǎn)生傳播機(jī)理和地震預(yù)報(bào)提供了新的途徑。

　　可以說，無(wú)論是領(lǐng)域、程度還是效率，“天河二號(hào)”的應(yīng)用碩果累累，為各行各業(yè)帶來(lái)了高新技術(shù)的“福利”。

　　 科技資源共享惠及民生

　　盡管“天河二號(hào)”在基因測(cè)序、生物醫(yī)學(xué)、污染治理、高速列車設(shè)計(jì)制造等一系列國(guó)家大型工程中大顯神通，但在袁學(xué)鋒看來(lái)，“天河二號(hào)”不只能完成這些“國(guó)字號(hào)”的大工程，還可以輔助小企業(yè)、幫助普通人實(shí)現(xiàn)自己的夢(mèng)想，“這臺(tái)‘高大上’是經(jīng)濟(jì)實(shí)用型的，有需要的普通人也有機(jī)會(huì)體驗(yàn)一把超算的感覺?！?/p>

　　他說，通過超算技術(shù)，不僅能利用動(dòng)漫渲染平臺(tái)完成一部動(dòng)畫片制作，還可以研制出虛擬試衣、模擬試駕等應(yīng)用項(xiàng)目。例如，服裝店老板可以根據(jù)自己的消費(fèi)群設(shè)計(jì)虛擬人形象，使之試穿衣服，供消費(fèi)者選擇。

　　國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院副院長(zhǎng)、“天河二號(hào)”工程副總指揮李楠介紹說：“超算中心的進(jìn)駐與老百姓生活也有很大關(guān)系。比如，超級(jí)計(jì)算機(jī)可以大大提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率，在娛樂產(chǎn)業(yè)中也能大展身手，電影《阿凡達(dá)》中，超過三分之二的人物與景象都是通過超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算出來(lái)的?！?/p>

　　目前，“天河二號(hào)”已先后為250多家用戶提供計(jì)算服務(wù)，為每個(gè)用戶提供5萬(wàn)核小時(shí)的免費(fèi)試用期，并為個(gè)人用戶準(zhǔn)備了培訓(xùn)教室。截至今年10月，“天河二號(hào)”云服務(wù)應(yīng)用也初見成效，共有云平臺(tái)用戶20余家，為用戶提供了高安全等級(jí)資源服務(wù)，并先后適配完成了廣州市政府網(wǎng)站群、電子政務(wù)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)等應(yīng)用。同時(shí)，為動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)提供海量的計(jì)算資源，目前正在支持華強(qiáng)、奧飛、酷卡等多個(gè)用戶的渲染業(yè)務(wù)。今后，還將依托“天河二號(hào)”，為各類教育管理系統(tǒng)提供所需計(jì)算和存儲(chǔ)資源。

　　另外，為進(jìn)一步發(fā)揮科普基地和教育平臺(tái)作用，國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心正抓緊建設(shè)“天河二號(hào)科普展廳”，后續(xù)將在網(wǎng)站上開辟專門的超算免費(fèi)視頻培訓(xùn)班以普及超算。屆時(shí)，不僅能為青少年更好了解超級(jí)計(jì)算科學(xué)提供互相交流平臺(tái)，更可讓公眾進(jìn)一步加深對(duì)超級(jí)計(jì)算科學(xué)全貌的知悉度。

　　我們有理由相信，伴隨“天河二號(hào)”應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，及其資源開放共享的持續(xù)推進(jìn)，它必將成為推動(dòng)國(guó)家科技創(chuàng)新和服務(wù)社會(huì)、改善民生的強(qiáng)勁引擎。