全球最快超級計算機邁入應用“快車道”

2014年5月27日，在廣州市市長陳建華，英國商務、創新與技能國務大臣文斯·凱布爾博士的共同見證下，國家超級計算廣州中心(以下簡稱廣州超算中心)與英國哈璀超級計算中心(以下簡稱哈璀超算中心)簽署《戰略合作備忘錄》。此舉標志著廣州超算中心在國際化戰略合作方面邁出重要一步，將為廣州、廣東乃至中國的經濟社會發展提供強大的引擎。

簽署《戰略合作備忘錄》后，國防科大研究員、國家超級計算機中心常務副主任盧澤新在接受記者採訪時表示，廣州超算中心是廣州市“科技一號工程”，這裏有全球最快的超級計算機“天河二號”，通過這次國際化戰略合作“天河二號”將邁入應用的“快車道”，為廣東業發展提供大數據支撐，成為提供高性能計算、高吞吐信息服務和海量數據處理能力的世界一流的超級計算中心，支撐廣東省業升級，推動廣州科技創新。

南方日報記者 劉茜 通訊員 劉時良

全球最快的超級計算機“天河二號”

“如果把普通計算機的運算速度比做成人走路，那麼超級計算機就達到了火箭的速度。在極高的運算速度下，人們可以通過數值模擬來預測和解釋以前無法實驗的自然現象。就拿天河二號來，13億人用計算器算1000年才能達到天河二號1小時的計算量。”盧澤新。

據了解，國家超級計算廣州中心於2013年11月由國家科技部正式授牌，總投資超過25億元人民幣，是國家“十二五”“863計劃”重大科技項目，由廣東省政府、廣州市政府、國防科學技術大學、中山大學四方共同建設。

“天河二號”超級計算機系統是國家863計劃和核高基重大專項的標誌性成果，是新一代銀河高性能計算機關鍵技術突破的成功應用，一期系統峰值計算速度每秒5.49億億次、持續計算速度每秒3.39億億次、能效比每瓦特19億次，雙精度浮點運算，位列2013年6月、11月世界TOP500排行榜第一，綜合技術水平處於國際領先地位，是我國超級計算技術發展取得的重大進展， 2015年底將提供每秒11億億次高性能計算機系統。

2013年下半年，“天河二號”一期系統安裝交付位於中山大學東校區的國家超級計算廣州中心。記者看到，“天河二號”占地約800平方米，由170個機櫃組成。

盧澤新告訴記者：“天河二號是當今世界上運算速度最快的超級計算機，綜合技術處於國際領先水平。它有五大特點：一是高性能，峰值速度和持續速度都創造了新的世界紀錄。二是低能耗，能效比為每瓦特19億次，達到了世界先進水平。三是應用廣，主打科學工程計算，兼顧了雲計算。四是易使用，創新發展了異構融合體繫結構，提高了軟件兼容性和易編程性。五是性價比高”。

“如果把普通計算機的運算速度比做成人走路，那麼超級計算機就達到了火箭的速度。在極高的運算速度下，人們可以通過數值模擬來預測和解釋以前無法實驗的自然現象。就拿天河二號來，13億人用計算器算1000年才能達到天河二號1小時的計算量。”盧澤新。

據介紹，在信息爆炸和科學不斷進步的時代裏，要推動一個領域繼續向前發展，超級計算機的存在必不可少。如今，超級計算機也成為衡量一國科技實力的標誌，在諸如天氣預報、基因工程、核工業、軍事、天體物理模擬、航空航天等高科技領域大展身手。

在業升級方面，天河二號可應用於汽車、船舶、機械製造、電子品等傳統業的升級轉型，形成“創新、設計、製造”的完整業鏈；可應用於節能、環保、生物製藥、新材料、新能源等戰略性新興業，是支撐業創新發展的倍增器；還可直接帶動微電子、光通信、軟件研發等相關業的發展，是引領高端信息業發展的輻射源。

超級計算機開始滲入廣州業

“智慧城市的建設也可以用到‘超算’。現在廣州有20萬個攝像頭，目前處於有事才找視頻的狀態，如果對這些信息進行管理、控制，進行數據分析后再加以利用，對城市建設將生很大幫助。”

盡管如此，由於早期的超級計算機大量應用於國家級的科研項目，讓公對超級計算機還十分陌生，造成一個超級計算機跟自己的生活關係不大的印象。但實際上，隨超級計算機的不斷髮展，它所延伸的領域大多已與民生息息相關。數據顯示，“天河一號”為汽車裝備、石油物探、動漫渲染、生物醫藥等相關企業帶來上億元效益，輻射區域和行業經濟規模近百億元。

“天河二號”作為廣州超算中心的主機，在計算規模、計算精細度和計算效率等方面已大大超過“天河一號”，它的運用已滲入廣州業。

盧澤新介紹，計算效率尤其顯著，以500人規模的全基因組信息關聯性分析為例，華大基因利用自有計算機系統需1年時間，利用“天河二號”只需3個小時。

以汽車設計為例，在超級計算機的幫助下，原來需要兩至三年的新車型設計，可縮短到5個月完成，並可模擬實現優化設計、防撞性能測試。

“天河二號”先導系統運行以來，已經在生物醫藥、汽車設計與碰撞、動漫、氣象研究等領域開展應用，共吸引200多個客戶，最新資源運用率達到80%。目前，“天河二號”已應用於生物醫藥、新材料、工程設計與仿真分析、天氣預報、氣候模擬與海洋環境研究、數字媒體和動漫設計等多個領域，開始為多家用戶單位提供超級計算服務。

據了解，隨超級計算機的不斷髮展，它所延伸的領域大多已與民生息息相關，例如與人們生活密切相關的天氣預報和氣候模擬、地震預報、三維地圖以及大數據等應用。“智慧城市的建設也可以用到‘超算’。現在廣州有20萬個攝像頭，目前處於有事才找視頻的狀態，如果對這些信息進行管理、控制，進行數據分析后再加以利用，對城市建設將生很大幫助。”盧澤新表示。

將與英國在“大數據”領域進行合作

超級計算機開發“大數據”軟件在智慧城市、個性化醫療、天體物理等方面也有廣泛的應用前景。據了解，目前整個珠三角以及港澳地區，均有大量的數據運算需求。以廣州地區為例，共有規模以上醫藥企業76家，值近120億元，均擁有極高的藥理試驗性數據運算需求。

相比超級計算機硬件的快速發展，目前全世界更看重超算應用領域的研究。

盧澤新認為，“天河二號”超級計算機的建造服務於公共事業，在硬件速度上已經是全球第一，但目前我們的短板主要體現在軟件和應用方面。據了解，我國在超算應用領域還十分薄弱，九成以上的超算軟件都依賴國外進口。這也導致我國雖然擁有性能很強的大型超算系統，卻缺乏相匹配的大規模並行軟件，很多大型超級計算機不得不拆分成小規模的集群來跑應用，大系統並沒有發揮出應有的價值，“這實在是一種很大的浪費”。

在談到為何與英國方面進行合作，盧澤新表示，哈璀超算中心(The Hartree Centre)隸屬於英國科技設施委員會，在軟件開發領域處於世界先進水平，致力於拓寬和深化高性能計算用戶群對軟件的使用和“大數據”應用開發，從而創造經濟效益。

“即將到來的大數據時代，更是對人類的數據駕馭能力提出了全新的挑戰，運用超級計算機解決大數據時代的重大問題迫在眉睫。與英國強強合作意味全球最快的超級計算機邁入應用‘快車道’。”

盧澤新：“比如，石油勘探，我們看不見油，最直接的方式就是打孔，但打孔成本太高，要靠人工地震波進行探測，再進行數據分析。這種計算，不管是硬件還是軟件，負荷都是非常龐大的。借助超級計算機的不斷髮展，運用人工地震波探測，龐大的石油勘探地震數據計算才成為可能。”

除了石油勘探，超級計算機開發“大數據”軟件在智慧城市、個性化醫療、天體物理等方面也有廣泛的應用前景。據了解，目前整個珠三角以及港澳地區，均有大量的數據運算需求。以廣州地區為例，共有規模以上醫藥企業76家，值近120億元，均擁有極高的藥理試驗性數據運算需求。而廣州在“天河二號”的開發過程中，還將在番禺南沙等地，建立超算分中心，利用光纖與位於大學城的主中心連接，更貼近的滿足企業實時運算需求。

除了與英國合作之外，廣州超算中心還與廣州工研院、廣汽研究院等機構、企業聯合開展應用軟件研發。“天河二號的資源是完全向社會開放的，包括中小微企業等用戶，如果確實有超算的需要，未來都可在國家超算廣州中心的網頁上進行申請，提交課題。”盧澤新還表示。