自主軟件：“洋裝”有了“中國心”

□ 本刊記者 程 強(qiáng) 姚 斌 王 旸 張 強(qiáng)

讓軟件有一顆“中國心”，意義遠(yuǎn)不止節(jié)省成本這么簡單。

對物探行業(yè)來說，有了先進(jìn)的技術(shù)只是第一步，要想使用這些技術(shù)，需要軟件。

“我們都知道，電阻絲通電能燒水，但要使用這項(xiàng)技術(shù)，就需要‘熱得快’?！蔽锾皆焊痹洪L趙改善打比方。

“經(jīng)過近5年的高速發(fā)展，我院已形成了地震采集、成像和解釋配套的地震軟件系列，用3年時間走過了西方公司8～10年走過的路?！壁w改善很是自豪。

這條長長的軟件產(chǎn)品鏈覆蓋了物探生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)，正全力為中國石化國內(nèi)外探區(qū)高效勘探開發(fā)服務(wù)：

在塔里木、松遼等盆地野外工區(qū)的隆隆炮聲中，SPStool軟件讓每一炮的數(shù)據(jù)都臻于完美；

在物探院國際一流的云計(jì)算中心，iCluster軟件在3萬核級的集群中穩(wěn)定“奔跑”，將地震數(shù)據(jù)變成一張張地球CT切片；

在國內(nèi)外探區(qū)30多個生產(chǎn)項(xiàng)目中，NEWS軟件幫助技術(shù)人員看清數(shù)千米地下的油藏所在，提出建議井位100多口；

在山西和順煤層氣、川西致密氣等非常規(guī)戰(zhàn)場，F(xiàn)racListener軟件將地層經(jīng)壓裂產(chǎn)生的微裂縫精細(xì)顯現(xiàn)，效果媲美國際一流。

□ 物探院對外發(fā)布自主軟件產(chǎn)品。

iCluster、NEWS等等軟件，雖然都有個洋文名，但“心”卻是純正中國心——集團(tuán)公司黨組成員、副總經(jīng)理曹耀峰曾這樣肯定：“物探院軟件產(chǎn)品系列首次實(shí)現(xiàn)了中國石化自主軟件產(chǎn)品對地震采集、處理和解釋業(yè)務(wù)流程的全貫通，打破了國外國內(nèi)軟件產(chǎn)品的技術(shù)封鎖。”

一只“丑小鴨”的成長

如今，NEWS油氣綜合解釋系統(tǒng)已經(jīng)是物探院的拳頭產(chǎn)品，在中國石化范圍內(nèi)重點(diǎn)推廣應(yīng)用，版本也升級到了4.4版。但最初，NEWS并不叫NEWS。

“‘七五’之初，老一輩物探人管它叫‘丑小鴨’?！蔽锾皆焊笨偣こ處熚杭位貞洠澳菚r候國外第一代解釋軟件剛剛推出，我們也想研發(fā)出屬于自己的軟件，提高勘探效率，叫它‘丑小鴨’，就是希望有一天能真正變成白天鵝。”

那時候的計(jì)算機(jī)，內(nèi)存1MB大，系統(tǒng)是DOS的，古老的配置現(xiàn)在已經(jīng)很難想象了?！俺笮▲啞币泊_實(shí)不起眼，“甚至連一個軟件系統(tǒng)都算不上，只是方法技術(shù)的簡單整合”。但從那時起，物探人踏上了自主軟件的圓夢征程。

到了“八五”，計(jì)算機(jī)硬件在發(fā)展，物探人水平在提升，GeoMan軟件系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，物探人管它叫“地質(zhì)佬”，帶著濃濃的南方味道。

“物探軟件的名字里用上‘地質(zhì)’二字，可見我們那會兒心有點(diǎn)大了，想做一個能把地質(zhì)和地震結(jié)合起來做綜合研究的軟件?！蔽杭握f，“GeoMan才可以稱得上是NEWS的1.0版本?！?/p>

“九五”之初，迫于生存壓力，物探院和北京的東西公司合作，共同開發(fā)新的油藏綜合解釋系統(tǒng)，NEWS從此誕生。東為E，西為W，北京在北為N，南京在南為S，組合成為NEWS，“NEW”也預(yù)示著一個新的開始。

到上世紀(jì)末，NEWS推出2.0版本，這本該值得高興，但魏嘉他們卻高興不起來——由于體制機(jī)制原因，他們面臨巨大的生存壓力，從1996年到2001年，物探院軟件人員從鼎盛時期的40多人逐漸流失到只有7個人?！岸@6年，正是軟件技術(shù)大飛躍的6年，我們從最初的基本與國際同步變成大幅落后?！蔽杭螣o比痛心。

進(jìn)入新世紀(jì)，物探院并入中國石化，物探技術(shù)受到格外重視，軟件研發(fā)一改頹勢，奮起直追。2001年，他們獲得集團(tuán)公司立項(xiàng)支持，于2004年推出NEWS3.0版本。2009年，物探院升格建院，軟件研發(fā)更是迅猛發(fā)展，2010年成功發(fā)布NEWS4.0版本。

從“丑小鴨”到“地質(zhì)佬”再到如今的NEWS，每一次大的版本升級都是一次鳳凰涅式的浴火重生——2.0版本引入數(shù)據(jù)庫；3.0版本能夠面向網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，支持團(tuán)隊(duì)工作模式，開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境從Unix平臺發(fā)展到兼顧Linux平臺；4.0版本則引入地質(zhì)沉積解釋學(xué)，開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境實(shí)現(xiàn)Linux和Windows跨平臺，將原來的30多個模塊優(yōu)化構(gòu)建為精細(xì)構(gòu)造解釋、地震沉積解釋、儲層裂縫表征和縫隙流體識別4大流程，功能比國外主流解釋軟件還多。

中國科學(xué)院院士劉光鼎等專家曾經(jīng)評價：NEWS系統(tǒng)軟件架構(gòu)先進(jìn)，多項(xiàng)綜合解釋技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到并部分超過國際同類軟件的水平。

當(dāng)年的“丑小鴨”，如今已光彩熠熠，但在魏嘉看來，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。“功能更完善更強(qiáng)大，市場占有率更高，用戶體驗(yàn)度更好，那個時候才能叫做‘白天鵝’?！蔽杭握f，“這條路，還很長，但是我們有信心！”

與超級計(jì)算機(jī)的握手

物探院的軟件產(chǎn)品格局為“3+X”，3就是采集、成像和解釋軟件，X則是其他專業(yè)輔助軟件。解釋軟件是NEWS，成像軟件則是iCluster，它們是物探院最值得驕傲的主力軟件。

即便是現(xiàn)在看，iCluster也是個很時尚的名字，它卻是物探院副院長趙改善十幾年前起的。

iCluster屬于物探院2000年進(jìn)入中國石化以后的第一批項(xiàng)目，于2003年推出1.0版本，在當(dāng)時，蘋果公司享譽(yù)全球的iPhone、iPod、iMac等品牌正引導(dǎo)著新的命名潮流，而i又代表image，有成像之意，Cluster則是集群，因?yàn)檐浖渴鹪谟?jì)算機(jī)集群上——要知道，將野外工區(qū)里放數(shù)萬炮得到的數(shù)據(jù)變成地球的CT切片需要超大量的計(jì)算。

iCluster系統(tǒng)在位于天津超算中心和濟(jì)南超算中心的千萬億次超級計(jì)算機(jī)“天河一號”和“神威藍(lán)光”系統(tǒng)上成功進(jìn)行測試，運(yùn)行良好，在萬核級規(guī)模上取得了良好的并行加速比，表明了系統(tǒng)具有良好的規(guī)模擴(kuò)展性和大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用能力。

在超級計(jì)算機(jī)上跑程序，并不是想象中那么簡單。國內(nèi)的軟件程序多是千核以內(nèi)的程序，計(jì)算規(guī)模達(dá)到萬核級的程序寥寥可數(shù)，其中就有石油行業(yè)軟件。萬核級程序，意味著一個程序要同時在超過10000個處理器核心上運(yùn)行，顯然，并行效率越高，則代表軟件開發(fā)水平越高。據(jù)測算，iCluster系統(tǒng)在“天河一號”超算的并行效率達(dá)到90%以上，在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平

如今，iCluster系統(tǒng)已成功部署在物探院自家的超級計(jì)算機(jī)——有著3.2萬核CPU和73萬核GPU集群、總運(yùn)算能力超過2300萬億次/秒的云計(jì)算中心上，以難以想象的速度正在為中國石化相關(guān)探區(qū)繪制一幅幅地下CT圖。

現(xiàn)在，iCluster系統(tǒng)版本已經(jīng)達(dá)到3.1。趙改善清楚地記得，2003年10月，iCluster1.0版本剛剛推出就打了一場擂臺。那時中國石化組織了地震資料偏移測試評比，物探院的iCluster和國外先進(jìn)的Omega、Paradigm等一流成像軟件同時處理進(jìn)行同臺PK，結(jié)果頭籌被初出茅廬的iCluster拔得，從此一炮打響。

“拿第一是完全沒有想到的，我們也知道自己的差距在哪里，這給我們增添了很大信心，下一步我們要在建模上多下功夫，爭取軟件更完善，還要在軟件工程化上下功夫，讓用戶用得更方便?！壁w改善說。

中國的物探問題還要自己解決

做軟件是單調(diào)而辛苦的。一個NEWS系統(tǒng)，就有120多萬行代碼，而物探院所有軟件的總代碼量則達(dá)到200多萬行。

有的程序，也許只有5000行代碼，卻要耗費(fèi)3年時間。有的時候，年輕人寫完代碼交給魏嘉審核，30多行代碼也許只用4行就解決問題，也有的時候，也許考慮不周可能導(dǎo)致運(yùn)行崩潰，四五行代碼也能改成十幾行。做軟件一路上會遇到各種各樣的問題，但遇到問題不能停，魏嘉總是不自覺就摸根煙，在煙霧繚繞中尋找解決問題的辦法，幾年下來，辦公室的墻皮都熏黃了。

即便如此，魏嘉并不覺得自己辛苦，更多地覺得有些心酸——這么多年做下來，軟件就像自己的孩子，看著他一天天長大，在最困難的時候?yàn)榱吮Ｗ∷€被迫與其他公司合作，一路風(fēng)雨坎坷走到今天不容易，但費(fèi)了這么大力氣做出來的成果，現(xiàn)在并體現(xiàn)不出其應(yīng)有的價值。

“因?yàn)榇蠹覍浖纳唐穼傩岳斫獠⒉怀浞??！壁w改善說，國外的成像軟件，都是按照部署規(guī)模來收費(fèi)，1核要1000美元，部署1萬核就需要1000萬美元，這就是一個軟件的使用成本，而iCluster系統(tǒng)部署下來，只能收取50萬元的技術(shù)支持費(fèi)，落差巨大。事實(shí)上，iCluster除了建模做得不夠，計(jì)算方法上和國際先進(jìn)水平?jīng)]有差距，而NEWS甚至在方法技術(shù)上還處于領(lǐng)先地位，只是商品性稍差一些，需要在用戶體驗(yàn)上繼續(xù)努力。

“不過因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)逐漸趕上來，國外軟件的費(fèi)用也在不斷降低，這也算是我們創(chuàng)造的間接效益吧。”趙改善說。

事實(shí)上，讓軟件有一顆“中國心”，意義遠(yuǎn)不止節(jié)省成本這么簡單。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球70%左右的油氣儲量和產(chǎn)量來自海相碳酸鹽巖，而就勘探開發(fā)難度而言，我國與國外海相油氣田不可同日而語，且不說中東地區(qū)，就是美國，夾在太平洋和大西洋之間，其地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，是整裝的海相沉積，地表也平坦，油藏埋深只有1000～3500米。而在我國，含油氣盆地都經(jīng)歷了多期滄海桑田的構(gòu)造運(yùn)動，海相沉積主要集中在西部和南方，但是地表極為復(fù)雜，油藏埋深甚至達(dá)到7000米。因此，國外同類軟件這些“外來的和尚”往往念不好我國復(fù)雜地質(zhì)條件這本經(jīng)。

時至今日，趙改善依然清楚地記得已故中國科學(xué)院院士馬在田的忠告：“中國石油物探技術(shù)的發(fā)展，不能只靠外國力量，要依靠自己的力量，走獨(dú)立自主發(fā)展道路，通過不斷創(chuàng)新，研發(fā)適合中國地質(zhì)特點(diǎn)的核心技術(shù)?！?/p>

趙改善說，西方公司的最新技術(shù)和軟件是不賣的，他們只賣服務(wù)，就是限制新技術(shù)應(yīng)用。此外，參與海外勘探招標(biāo)時，沒有自己的軟件是不能參與招標(biāo)的，如果是購買西方公司的軟件，就要承擔(dān)“不能和軟件公司母公司競爭同一區(qū)塊”的附加條件。這種情況下，讓軟件擁有“中國心”更彌足珍貴。

在非常規(guī)微地震壓裂監(jiān)測領(lǐng)域大放異彩的FracListener軟件，成功打破了四方公司的技術(shù)壟斷和封鎖，效果達(dá)到國際水平，效率遠(yuǎn)超其他軟件。而該軟件從立項(xiàng)到發(fā)布產(chǎn)品，僅用了兩年時間。

“沒有之前做iCluster、NEWS的積累，F(xiàn)racListener不可能這么快做出來?！壁w改善感慨，“不經(jīng)歷風(fēng)雨，怎么見彩虹！”