泉城里的“超算大腦”

一卓

能夠為“中國天眼”助力，得益于山東在算力領域的超前布局。早在2011年10月27日，濟南超算就正式掛牌。濟南超算作為科技部批準成立的千萬億次國家超級計算中心之一，被公認為“超算界下一頂皇冠”，對培育產(chǎn)業(yè)新動能，推動科技與經(jīng)濟發(fā)展深度融合，賦能“十大千億級產(chǎn)業(yè)”快速發(fā)展具有不可忽視的作用。

走進濟南超算科技展廳，中國超級計算機的發(fā)展歷史鮮活地呈現(xiàn)在人們眼前。展廳圍繞“超級計算 智創(chuàng)未來”的主題，涵蓋“走進超算”“賦能產(chǎn)業(yè)”“核心人才”“成果轉化”等核心展區(qū)，全面呈現(xiàn)超級計算產(chǎn)業(yè)化及省市新舊動能轉換的輝煌成就。

濟南超算的前身是山東省計算中心，成立于1976年，是山東最早的信息技術領域技術研究和服務的公益性科研單位。早年間，計算中心陸續(xù)引進了TQ-16、IBM-4341等大型計算機，并建設了高性能計算平臺，為山東省乃至全國的科學研究和經(jīng)濟社會發(fā)展提供了重要的科學計算和工程計算支撐。

2011年，濟南超算建成國內(nèi)首臺完全采用自主CPU構建的千萬億次超級計算機“神威·藍光”，標志著中國成為繼美國、日本后第三個能夠采用自主處理器構建千萬億次超級計算機系統(tǒng)的國家；2018年，神威E級原型系統(tǒng)順利通過課題驗收，在濟南超算正式啟用，為中國下一代超級計算機的研制掃清了技術障礙，整體研制指標國際領先；2021年8月，建設完成“山河”超級計算平臺，綜合算力處于國際前列，并在德國漢堡舉行的“ISC 2022高性能計算大會”上登頂最新一期IO500榜單。

今年7月，全國首個“超算互聯(lián)網(wǎng)”工程正式在濟南超算上線啟用；“神威·藍光Ⅱ”超級計算機問世，計算能力比“神威·藍光”提升14倍。目前，濟南超算已實現(xiàn)超級計算領域核心技術完全自主可控，成為持續(xù)服務國家重大科技創(chuàng)新和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的算力引擎。

濟南超算不僅是一個承載著國家重要科學計算和工程計算的支撐平臺，同時也是一個面向大眾的“科技窗口”。

2019年，濟南超算建成國際首個超算主題的科技園區(qū)，成為科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)匯聚和高層次人才聚集的高地。同年5月，科技園3400余平方米的大型科技展廳向社會開放，配置人工智能、智慧海洋、新能源新材料、量子科技等高端裝備近百件，配置智能機器人、智能書法臺、全真飛行器駕駛模擬設備、智能圍棋手臂等互動設備20余臺（座），能同時接納300人的參觀隊伍。

依托濟南超算的科研團隊，濟南超算形成了一支專業(yè)水平高、科普實力強的科普團隊，同時還擁有一支高校青年學生志愿者隊伍，常年服務于超級計算和智能計算知識普及和服務工作。2021年9月，經(jīng)中國科協(xié)認證備案，“濟南超算科技科普志愿服務隊”正式成立。

濟南超算科普主管王吉森介紹說：“濟南超算以超級計算機為依托，在海洋數(shù)值模擬、裝備制造、天氣預報、電磁仿真、航空航天、金融分析、材料計算等方面大顯身手，成為促進我國基礎科學創(chuàng)新和重大技術攻關、加速企業(yè)科技創(chuàng)新的重要手段和載體平臺，也成為展示超級計算大國重器神奇魅力的‘科技窗口’?！?/p>

通過《有趣的超算》《從計算到超算》等科普課程，向青少年學生全面展示超級計算的神奇魅力；邀請濟南和其他國家超算中心的青年科學家、優(yōu)秀科研團隊群體，通過“偶像進校園”“青少年學子進超算”等形式，實現(xiàn)超算科學家與青少年學生面對面……濟南超算還打造了“我與超算零距離”“超算專家面對面”“超算星偶像”等一批精品科普欄目，舉行了上百場科普活動。

“現(xiàn)在很多年輕人會追星，但追星的群體往往是娛樂化的偶像明星，而我們希望能讓大眾更多地了解身邊的科學家是多么優(yōu)秀，因此舉辦了‘超算星偶像’活動。去年9月，我們邀請了濟南超算的青年科學家到山師附中幸福柳校區(qū)，進行了線下的科普講座，取得了非常好的效果?！蓖跫榻B，“今后我們還會繼續(xù)拓展科普活動，爭取讓科研成果與科普活動進行融合，用科研之力開啟科普之窗?！?/p>

無論何時走進濟南超算，總會感受到適宜的溫度。這背后是“暗藏玄機”的多能互補區(qū)域能源供能系統(tǒng)與室內(nèi)傳統(tǒng)中央空調(diào)的完美契合。

這套系統(tǒng)的“心臟”——能源站，位于濟南超算地下一層，由計算機余熱、太陽能、地熱能、空氣能及天然氣5種清潔和可再生能源互補形成“能源池”，通過高度集成的一套系統(tǒng)實現(xiàn)冷熱輸出，覆蓋63萬平方米，是濟南目前最大的分布式區(qū)域能源中心。

這是濟南市歷城區(qū)推動綠色低碳發(fā)展的樣板。近年來，濟南市歷城區(qū)將“雙碳”戰(zhàn)略作為提升發(fā)展動能的重大機遇，推廣合同能源管理、區(qū)域能源+綜合智慧能源供能系統(tǒng)，開展整區(qū)分布式光伏試點建設，探尋綠色低碳發(fā)展的有效路徑。

“超算中心建設初期就考慮到了降碳減排問題?！痹撎紫到y(tǒng)的建設和運營方山東歷控能源有限公司負責人介紹，多能互補不是幾種能源形式的簡單疊加，而是通過技術加持、系統(tǒng)集成，達到1+1>2的效果。

那么，多能互補是如何實現(xiàn)的？在濟南超算主體建筑的屋頂，整齊排列著一排排光伏板，總裝機容量2.5兆瓦，年發(fā)電量為290萬千瓦時，目前其所發(fā)電全部進入到“能源池”中。而在超算機房，每天持續(xù)運轉的計算機產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量也被提取，連同地熱能、空氣能一起匯聚成供冷供熱的“能源池”，天然氣作為補充能源調(diào)峰使用。

“每種能源利用都有一定局限性，多能互補的模式可以很好地彌補單種能源的短板，組合成為最優(yōu)方案。”歷控能源負責人介紹，這套系統(tǒng)為濟南超算以及周邊建筑統(tǒng)一供冷供熱。想要多種能源“打好配合”，系統(tǒng)設計至關重要。項目從規(guī)劃設計階段開始，采用BIM技術，通過科學計算、細節(jié)管理，達到能源利用效率最大化。截至目前，該項目已穩(wěn)定運營2個供冷季、2個供暖季，與使用傳統(tǒng)化石能源相比，全年可節(jié)約標煤8000噸，減排二氧化碳2.16萬噸，減排二氧化硫80噸，減排氮氧化物63噸。

目前，濟南超算多能互補系統(tǒng)已成功納入山東省能源節(jié)約庫，寫入《濟南市“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃》重點項目，被中國智慧能源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等7個委員會聯(lián)合評定為“綜合智慧能源優(yōu)秀示范項目”。

“Supercomputing Brain” in City of Springs

The National Supercomputing Center in Jinan （NSCCJN）， as one of the petaflop-level national supercomputing centers approved by the Ministry of Science and Technology， is recognized as the “Next Crown in Supercomputing Circles”， and plays an indispensable role in fostering new growth drivers for the industry， propelling the in-depth integration of S & T and economic development， and empowering the rapid development of “Top Ten 100-Billion-Level Industries”.

The NSCCJN’s predecessor was the Shandong Computer Science Center founded in 1976， which was Shandong’s earliest nonprofit unit for IT research and services. In July of this year， China’s first “Super- computing Internet” project was officially launched in the NSCCJN； the Sunway BlueLight MPP II supercomputer came out， the computing power of which increased by 14 times as compared to that of “Sunway BlueLight MPP”. At present， the NSCCJN has realized fully independent and controllable core technologies in the supercomputing field， and become a computing power engine continuously serving major national S & T innovation and regional economic development.

Relying on its research team， the NSCCJN has built up a science popularization team， and has had a number of university student volunteers， who have been engaged in the knowledge popularization and service of supercomputing and intelligent computing year after year.

Whenever you enter the NSCCJN， you will feel its special temperature. This is because of the perfect combination of the “mysterious”energy supply system of the multi-energy complementary zone and the traditional indoor central air conditioning.

The “heart”—energy station of the system is located on the first floor underground of the NSCCJN， where five clean and renewable energy sources， i.e. computer waste heat， solar energy， geothermal energy， air energy and natural gas complementarily constitute an “energy pool”. It is Jinan’s largest distributed regional energy center so far.