廣州超算中心：產(chǎn)業(yè)升級創(chuàng)新引擎

馮霄霞

廣州超算中心在國際化戰(zhàn)略合作方面邁出了重要一步，將為廣州、廣東乃至我國的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供強(qiáng)大的引擎。

2014年5月27日，在廣州市市長陳建華、英國商務(wù)創(chuàng)新與技能國務(wù)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(zhàn)略合作備忘錄》。

廣州超算中心是廣州市“科技一號工程”，這里有全球最快的超級計算機(jī)“天河二號”，通過這次國際化戰(zhàn)略合作“天河二號”將邁入應(yīng)用的“快車道”，為廣東產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供大數(shù)據(jù)支撐，成為提供高性能計算、高吞吐信息服務(wù)和海量數(shù)據(jù)處理能力的世界一流的超級計算中心，支撐廣東省產(chǎn)業(yè)升級，推動廣州科技創(chuàng)新。

簽署了《戰(zhàn)略合作備忘錄》以后，國防科大研究員、國家超級計算機(jī)中心常務(wù)副主任盧澤新接受了記者的采訪。

“天河二號”成全球最快的超級計算機(jī)

“如果把普通計算機(jī)的運算速度比做成人走路，那么超級計算機(jī)就達(dá)到了火箭的速度。在極高的運算速度下，人們可以通過數(shù)值模擬來預(yù)測和解釋以前無法實驗的自然現(xiàn)象。就拿天河二號來說，13億人用計算器算1000年才能達(dá)到天河二號1小時的計算量?！北R澤新說。

據(jù)了解，國家超級計算廣州中心于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(xué)技術(shù)大學(xué)、中山大學(xué)四方共同建設(shè)。

“天河二號”超級計算機(jī)系統(tǒng)是國家863計劃和核高基重大專項的標(biāo)志性成果，是新一代銀河高性能計算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)突破的成功應(yīng)用，一期系統(tǒng)峰值計算速度每秒5.49億億次、持續(xù)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(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位，是我國超級計算技術(shù)發(fā)展取得的重大進(jìn)展， 2015年底將提供每秒11億億次高性能計算機(jī)系統(tǒng)。

2013年下半年，“天河二號”一期系統(tǒng)安裝交付位于中山大學(xué)東校區(qū)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(jī)柜組成。

盧澤新告訴記者：“天河二號是當(dāng)今世界上運算速度最快的超級計算機(jī)，綜合技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。它有五大特點：一是高性能，峰值速度和持續(xù)速度都創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。二是低能耗，能效比為每瓦特19億次，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。三是應(yīng)用廣，主打科學(xué)工程計算，兼顧了云計算。四是易使用，創(chuàng)新發(fā)展了異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)，提高了軟件兼容性和易編程性。五是它的性價比高”。

據(jù)介紹，在信息爆炸和科學(xué)不斷進(jìn)步的時代里，要推動一個領(lǐng)域繼續(xù)向前發(fā)展，超級計算機(jī)的存在是必不可少的。

如今，超級計算機(jī)也成為衡量一國科技實力的標(biāo)志，在諸如天氣預(yù)報、基因工程、核工業(yè)、軍事、天體物理模擬、航空航天等高科技領(lǐng)域大展身手。

在產(chǎn)業(yè)升級方面，天河二號可以應(yīng)用于汽車、船舶、機(jī)械制造、電子產(chǎn)品等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，形成“創(chuàng)新、設(shè)計、制造”的完整產(chǎn)業(yè)鏈；可應(yīng)用于節(jié)能、環(huán)保、生物制藥、新材料、新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是支撐產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的倍增器；還可直接帶動微電子、光通信、軟件研發(fā)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是引領(lǐng)高端信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的輻射源。

超級計算機(jī)

開始滲入廣州產(chǎn)業(yè)

“智慧城市的建設(shè)也可以用到‘超算?，F(xiàn)在廣州有20萬個攝像頭，目前處于有事才找視頻的狀態(tài)，如果對這些信息進(jìn)行管理、控制，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后再加以利用，對城市建設(shè)將產(chǎn)生很大幫助?！北R澤新表示。

盡管如此，由于早期的超級計算機(jī)大量應(yīng)用于國家級的科研項目，讓公眾對超級計算機(jī)還十分陌生，造成一個超級計算機(jī)跟自己的生活關(guān)系不大的印象。

但是實際上，隨著超級計算機(jī)的不斷發(fā)展，它所延伸的領(lǐng)域大多已與民生息息相關(guān)。有數(shù)據(jù)顯示，“天河一號”為汽車裝備、石油物探、動漫渲染、生物醫(yī)藥等相關(guān)企業(yè)帶來上億元效益，輻射區(qū)域和行業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模近百億元。

“天河二號”作為廣州超算中心的主機(jī)，在計算規(guī)模、計算精細(xì)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產(chǎn)業(yè)。

盧澤新介紹，計算效率尤其顯著，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算機(jī)系統(tǒng)需1年時間，利用“天河二號”只需3個小時。以汽車設(shè)計為例，在超級計算機(jī)的幫助下，原來需要兩至三年的新車型設(shè)計，可縮短到5個月完成，并可模擬實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計、防撞性能測試。

“天河二號”先導(dǎo)系統(tǒng)運行以來，已經(jīng)在生物醫(yī)藥、汽車設(shè)計與碰撞、動漫、氣象研究等領(lǐng)域開展應(yīng)用，共吸引200多個客戶，最新資源運用率達(dá)到80%。

目前，“天河二號”已應(yīng)用于生物醫(yī)藥、新材料、工程設(shè)計與仿真分析、天氣預(yù)報、氣候模擬與海洋環(huán)境研究、數(shù)字媒體和動漫設(shè)計等多個領(lǐng)域，開始為多家用戶單位提供超級計算服務(wù)。

據(jù)了解，隨著超級計算機(jī)不斷向前發(fā)展，它所能延伸的領(lǐng)域也有很多，例如與人們生活密切相關(guān)的天氣預(yù)報和氣候模擬、地震預(yù)報、三維地圖以及大數(shù)據(jù)等應(yīng)用。

超級計算機(jī)有著廣泛的應(yīng)用前景

超級計算機(jī)開發(fā)“大數(shù)據(jù)”軟件在智慧城市、個性化醫(yī)療、天體物理等方面也有著廣泛的應(yīng)用前景。據(jù)了解，目前整個珠三角以及港澳地區(qū)，均有大量的數(shù)據(jù)運算需求。

以廣州地區(qū)為例，共有規(guī)模以上醫(yī)藥企業(yè)76家，產(chǎn)值近120億元，均擁有極高的藥理試驗性數(shù)據(jù)運算需求。相比超級計算機(jī)硬件的快速發(fā)展，目前全世界更看重超算應(yīng)用領(lǐng)域的研究。

盧澤新認(rèn)為，“天河二號”超級計算機(jī)的建造服務(wù)于公共事業(yè)，在硬件速度上已經(jīng)是全球第一，但是就目前來說我國的短板主要體現(xiàn)在軟件和應(yīng)用方面。

據(jù)了解，我國在超算應(yīng)用領(lǐng)域還十分薄弱，九成以上的超算軟件都依賴于國外進(jìn)口。這也導(dǎo)致了我國雖然擁有性能很強(qiáng)的大型超算系統(tǒng)，卻缺乏相匹配的大規(guī)模并行軟件，很多大型超級計算機(jī)不得不拆分成小規(guī)模的集群來跑應(yīng)用，大系統(tǒng)并沒有發(fā)揮出應(yīng)有的價值。最后盧澤新說：“這實在是一種很大的浪費”。

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超級計算機(jī)，是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器（機(jī)）組成的、能計算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計算機(jī)?，F(xiàn)代的超級計算機(jī)用于核物理研究、航天航空飛行器設(shè)計、國民經(jīng)濟(jì)的預(yù)測和決策、中長期天氣預(yù)報等方面，是強(qiáng)有力的模擬和計算工具。它是一個國家科研實力的體現(xiàn)，對國家安全，經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有舉足輕重的意義。中國第一臺實測性能超千萬億次的超級計算機(jī)曙光“星云”于2011年11月在國家超級計算深圳中心全面開通運行。