超级计算机:自主创新铸就“国之利器”

发稿时间:2019-11-03 12:47:52 来源:匿名

资料来源:《科学技术日报》

无锡9月26日电(记者郭郭忠)“超级计算机反映了一个国家在全球信息技术竞争中的强国地位,是该国支持提高综合国力的重要工具。在过去的40年里,中国的超级计算机经历了一个从无到有、从追随到引领、从引进关键核心技术到实现自我控制的艰难发展过程。”这是超级计算领域的专家在最近于江苏无锡举行的国际技术转移会议上达成的共识。

谈到过去40年中国超级计算发展、创新和应用的“非凡发展”成就,见证中国超级计算产业发展的国家超级计算无锡中心主任杨广文教授告诉记者:“自1978年中国开始发展第一台巨型计算机‘银河一号’以来,天津、深圳、济南、长沙、广州和无锡共建成6个国家超级计算中心,13次蝉联世界第一。这是全民族锻造的“民族武器”

突破封锁,让大规模科学计算不再被他人控制。

超级计算机是国际高端信息技术创新和竞争的制高点,对国家安全、经济和社会发展具有重要意义。自从20世纪70年代发明第一台超级计算机以来,国际上对超级计算机的需求激增。发达国家通过使用超级计算机在关键行业取得了许多突破。

当时,美国、日本和其他国家对中国的关键核心技术实施了全面封锁。当时,由于我国缺乏高性能的计算机,石油和矿产勘探的数据和资料不得不通过飞机送到国外进行处理,这不仅昂贵,而且由他人控制。

“超级计算由大量计算节点组成。每个计算节点由一些cpu组成。计算节点通过高速互联网连接。此外,还有大型存储系统、系统软件、应用软件和冷却系统。如果我国想在短时间内发展超级计算,要在超级计算核心技术上取得重大突破并引领世界并非易事。”江苏理工大学计算机工程学院的俞倩博士说。

中国政府高度重视超级计算机的发展,并于1978年正式启动了巨型计算机开发项目。然而,由于当时的技术基础和生产技术与发达国家之间的巨大差距,将计算速度提高到每秒1亿次是一个难题。

在过去的五年里,承担这一艰巨任务的研发团队解决了无数的基础理论、技术和工艺难题,克服了数百个关键技术问题,创造性地提出了“双向阵列”结构,完成了总体设计。它比原计划提前一年成功开发了“银河一号”超级计算机。系统达到并超过了预定的性能指标,整机稳定可靠。这标志着中国已经成为世界上少数几个能够独立设计和开发超过1亿次巨型机器的国家之一。

后来,中国的超级计算机迅速走向自我控制

“我们国家的超级是从穷到穷。在2002年之前,500强中没有中国的超级计算机,或者中国的超级计算机本身非常小。自2002年以来,经过15年的快速发展,中国被高估名单的数量和表现都呈指数级增长。特别是“神威太湖灯”实现了真正的安全性、自主性和可控性杨广文说。

面对各国在超级计算机上的激烈竞争。“十二五”以来,中国在考虑自主可控超级计算系统的软件和应用的基础上,重新安排了超级计算机的发展。其中,“神威太湖之光”是863计划的重大科研成果。

“神威太湖之光”是由国家并行计算机工程技术研究中心开发的。计算系统完全采用国家高性能集成电路设计中心通过独立核心技术开发的国产“神威26010”多核处理器,从而实现该领域产品的国产化替代。

“‘神威太湖之光’也是我国第一台使用国内所有处理器的超级计算机,位居世界第一。迄今为止,它已经连续四次以每秒9.3亿次的浮点速度赢得世界超级计算机的冠军。”无锡国家超级计算中心助理主任兼研发部长甘霖说。

E类计算被公认为“超级计算机世界的下一个皇冠”,是国际高端信息技术创新和竞争的制高点。因此,面对未来新的挑战和考验,我国提前部署了下一代超级计算机。在“十三五”国家重点研发项目中,我们将重点支持三个不同技术路线的E级原型系统。

目前,中国电子级超级计算系统的研发正在稳步推进。全面营造国内超级计算机生态环境,实现中国超级计算机的可持续创新发展。

加快应用,充分发挥“国家重型装备”的特殊作用

国家超级计算机无锡中心主任杨广文认为,超级计算机被称为“国家砝码”,属于国家战略高技术领域。发展超出计算,关键是能够服务于国家的特殊需要和高技术产业的发展。

“神威太湖之光”是安装在国家超级计算机无锡中心的一台超级计算机。已应用于许多国家的重大科研项目,涵盖天气与气候、航空航天、船舶工程、海洋环境、石油勘探、生物信息、药物设计、电磁模拟、量子模拟、先进制造、新材料、新能源等20多个应用领域。它还支持了10多个重大国家项目和关键研发项目,包括科学和工程计算、大数据、人工智能,200多个应用课题已达到百万核心计算规模。

特别是,这些大规模应用中的22个能够以1000万核的并行规模高效地运行整个计算机的计算资源,并且已经实现了许多高级应用结果。在入围国际高性能计算应用领域最高奖项的六大应用中,“戈登·贝尔”奖、“千万核可扩展非静态大气动力学全隐式模拟”和“非线性大地震模拟”分别获得了2016年和2017年的“戈登·贝尔”奖。

据业内人士透露,中国的一系列超级计算机,如银河、曙光、天河和神威,已经整合到国家发展的各个方面。下一步,随着中国新一代数十亿超级计算机系统的顺利发展,中国将继续推动国家科技创新和战略性新兴产业的快速发展,推动大数据、人工智能和物联网的快速发展,共同为解决人类发展面临的重大挑战发挥重要作用。

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