中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)：國(guó)運(yùn)與國(guó)策

吳銘

2014年6月下旬，國(guó)際TOP500組織公布2014年最新全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)：來(lái)自中國(guó)的“天河二號(hào)”再次擊敗美國(guó)的“泰坦”，位居榜首，至此達(dá)成“三連冠”。

由于超級(jí)計(jì)算機(jī)涉及國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用，這一成績(jī)?cè)俅我l(fā)外媒熱議。

所謂超級(jí)計(jì)算機(jī)，也稱(chēng)高性能計(jì)算機(jī)。中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)家族是一個(gè)以“銀河一號(hào)”為始祖，包括“銀河”、“天河”、“星云”、“神威”等系列產(chǎn)品在內(nèi)的譜系。

就神秘的中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)，《瞭望東方周刊》日前專(zhuān)訪了中科院院士周興銘。

周興銘曾是“銀河一號(hào)”的主機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)人，此后相繼以總負(fù)責(zé)人、總設(shè)計(jì)師的身份主持了“銀河仿真機(jī)”、“銀河二號(hào)”的研制。

此次專(zhuān)訪中，他回顧了自“銀河一號(hào)”開(kāi)始的中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)研發(fā)歷程和經(jīng)驗(yàn)，以及那些當(dāng)年因此而英年早逝的同事們。

他強(qiáng)調(diào)，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的未來(lái)發(fā)展，要綜合、協(xié)調(diào)、高效、務(wù)實(shí)，不要片面追求某些方面的高指標(biāo)。作為一種產(chǎn)業(yè)，要大力加強(qiáng)應(yīng)用技術(shù)的研究和發(fā)展。

性能提升100倍

《瞭望東方周刊》：中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)如何起步？

周興銘：高性能計(jì)算機(jī)起源于大型計(jì)算機(jī)。70年代，我國(guó)有幾家單位研制成功了大型機(jī)，主要有北京大學(xué)的150機(jī)、國(guó)防科技大學(xué)的151機(jī)、電子部15所的DJS機(jī)等。151機(jī)是為遠(yuǎn)望號(hào)測(cè)量船研制的，后來(lái)成為“遠(yuǎn)望一號(hào)”的中心計(jì)算機(jī)。

因?yàn)槎际窃陔娮硬?38廠生產(chǎn)，在他們的序列里排序，北京大學(xué)的機(jī)器是150，國(guó)防科技大學(xué)是151。華東計(jì)算技術(shù)研究所也研制成功大型機(jī)，還援助出口給朝鮮等國(guó)家。當(dāng)時(shí)大型機(jī)的指標(biāo)是每秒鐘計(jì)算100萬(wàn)次。

70年代中，國(guó)外成功發(fā)展超級(jí)計(jì)算機(jī)，在此背景下，慈云桂教授于1977年向國(guó)家提出研制每秒計(jì)算一億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)，理由是它對(duì)國(guó)防、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)的發(fā)展都很重要。這是性能提升100倍的跨越，是國(guó)家行為。

在慈云桂教授的帶領(lǐng)下，我們于1976年就開(kāi)始醞釀超級(jí)計(jì)算機(jī)。1977年，鄧小平恢復(fù)工作，在資金不足的情況下，國(guó)家還是下決心做。主管部門(mén)是國(guó)防科委，當(dāng)時(shí)主任是張愛(ài)萍，由副主任張震寰主管。目標(biāo)是軍民兩用為國(guó)家的發(fā)展服務(wù)，當(dāng)時(shí)張愛(ài)萍還給我們下了軍令狀。

1978年5月召開(kāi)了方案論證會(huì)，通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審，開(kāi)始立項(xiàng)、研究，命名為“785超級(jí)計(jì)算機(jī)”。后來(lái)，張愛(ài)萍為其命名為“銀河”。

最初國(guó)家為這項(xiàng)任務(wù)安排了2億元人民幣，慈云桂教授帶領(lǐng)我們精打細(xì)算，只花了5000萬(wàn)元，還包括建科研樓、“銀河”機(jī)房的費(fèi)用。1983年“銀河一號(hào)”做成后產(chǎn)生巨大影響，中國(guó)成為繼美國(guó)、日本之后第三個(gè)能研制超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。

《瞭望東方周刊》：“銀河”研制過(guò)程中的特點(diǎn)是什么？

周興銘：“銀河”的研制與之前自力更生的路子有所不同，我們瞄準(zhǔn)最先進(jìn)的技術(shù)，充分利用改革開(kāi)放的條件，國(guó)外沒(méi)有的或封鎖的，我們自主創(chuàng)新，國(guó)外有又不限制的就采用“拿來(lái)主義”。

直到現(xiàn)在的“天河”系列，都是按這條道路發(fā)展的。沒(méi)有改革開(kāi)放，不會(huì)有“銀河”、“天河”。

5年時(shí)間，當(dāng)時(shí)技術(shù)骨干月工資只有七八十元，幾乎每天晚上都要加班?！般y河一號(hào)”做成后，骨干人員每人發(fā)了幾百元獎(jiǎng)金，最后大家都沒(méi)要，都捐了出去。

在那些加班的日子，最好的待遇就是每晚12點(diǎn)之后食堂里的免費(fèi)水餃。吃餃子的待遇一直持續(xù)到“銀河二號(hào)”完成。

從70年代開(kāi)始到90年代初，因工作強(qiáng)度大、伙食太差、營(yíng)養(yǎng)不足、醫(yī)療條件落后，“銀河”科研團(tuán)隊(duì)有一批年輕人因肝炎、癌、肺病等去世，他們值得我們永遠(yuǎn)懷念。

美國(guó)人總是震驚

《瞭望東方周刊》：為什么要研發(fā)“銀河二號(hào)”？

周興銘：“銀河二號(hào)”非常具有戲劇性。“銀河一號(hào)”后，國(guó)家沒(méi)有繼續(xù)部署新的研究計(jì)劃。1986年，國(guó)家氣象局給中央寫(xiě)報(bào)告，說(shuō)要做5至7天以上的中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)，需要10億次級(jí)的計(jì)算機(jī)做數(shù)值計(jì)算。

當(dāng)時(shí)他們和美國(guó)人談判時(shí)，對(duì)方答應(yīng)賣(mài)機(jī)器，但是要在機(jī)房建監(jiān)控中心，派美國(guó)人監(jiān)督使用，中國(guó)還要花很多錢(qián)支付報(bào)酬，并提供生活、居住條件。國(guó)家氣象局出于無(wú)奈，向中央提出了購(gòu)買(mǎi)申請(qǐng)。

我們聽(tīng)說(shuō)后，聯(lián)名向中央寫(xiě)信，說(shuō)我們自己可以做10億次計(jì)算機(jī)，得到了中央領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)。這樣，國(guó)家氣象局和我們簽訂了購(gòu)機(jī)合同，購(gòu)買(mǎi)經(jīng)費(fèi)是3000萬(wàn)元。

但是，當(dāng)時(shí)資金少——遠(yuǎn)少于“銀河一號(hào)”，性能要求高——“銀河一號(hào)”的10倍，技術(shù)難度大——元器件水平只比“銀河一號(hào)”提高4倍，任務(wù)艱巨。所以，“銀河二號(hào)”是做得最艱苦的。

20世紀(jì)80年代，航天部的導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星等飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否達(dá)標(biāo)需要地面計(jì)算機(jī)模擬，美國(guó)首先做成全數(shù)字仿真計(jì)算機(jī)。航天部把這個(gè)消息帶到了國(guó)內(nèi)，希望我們用“銀河”的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與美國(guó)仿真計(jì)算機(jī)相當(dāng)?shù)墓δ堋Ｓ谑蔷陀辛?982年到1985年研制的“銀河仿真機(jī)”。

美國(guó)原來(lái)賣(mài)給中國(guó)每臺(tái)機(jī)器一百二三十 萬(wàn)美元，配置也很低。我們做成后，每臺(tái)100多萬(wàn)元人民幣，配置很高。研制成功后，美國(guó)人看到報(bào)道，非常驚詫。

而之前在1983年國(guó)慶節(jié)天安門(mén)游行時(shí)，圓筒狀的“銀河一號(hào)”模型走過(guò)天安門(mén)廣場(chǎng)，也引起了美國(guó)的震驚。他們認(rèn)為圓筒狀說(shuō)明是抄襲他們的，實(shí)際上我們沒(méi)有他們?nèi)魏螆D紙，只是根據(jù)他們的廣告宣傳，學(xué)習(xí)了圓形連線短的設(shè)計(jì)思想?！般y河一號(hào)”許多關(guān)鍵技術(shù)是我們自主創(chuàng)新的，美國(guó)沒(méi)有。

還是被外國(guó)人賺了很多錢(qián)

《瞭望東方周刊》：你如何看當(dāng)前中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展情況，以及產(chǎn)業(yè)化、高精尖發(fā)展的兩條道路？

周興銘：經(jīng)過(guò)“銀河”問(wèn)世至今的30年發(fā)展歷程，現(xiàn)在我國(guó)呈現(xiàn)出國(guó)防科技大學(xué)“銀河”“天河”、北京“曙光”“星云”、無(wú)錫“神威”三箭齊發(fā)的格局。

我們的一個(gè)重要變化是實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。高性能計(jì)算機(jī)普遍使用，動(dòng)力來(lái)源于科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步需求。流體力學(xué)計(jì)算、天氣預(yù)報(bào)、影視制作、汽車(chē)設(shè)計(jì)、生命科學(xué)信息處理、新藥研究等重大應(yīng)用，都需要高性能計(jì)算。隨著網(wǎng)絡(luò)快速擴(kuò)張發(fā)展及惠及民眾的廣泛應(yīng)用，更多的計(jì)算中心、更多的網(wǎng)站需要更多服務(wù)器支持，也需要更多的高性能計(jì)算機(jī)。endprint