傾力超算求創(chuàng)新 開創(chuàng)未來譜新篇

趙娜 邱玥

中國每一個(gè)科研人員，都是時(shí)代的建設(shè)者。他們心懷科學(xué)強(qiáng)國之夢，他們用行動來踐行報(bào)國之志。在科技強(qiáng)國的道路上，他們不懈的奮斗。中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心遲學(xué)斌研究員，就是這樣一個(gè)科研人。

作為我國國家高性能計(jì)算環(huán)境建設(shè)與發(fā)展帶頭人之一，他堅(jiān)持夢想，砥礪前行，深耕科研三十載，勇?lián)姑`初心。他深入研究國家高性能計(jì)算環(huán)境建設(shè)與應(yīng)用，主持及承擔(dān)了多項(xiàng)國家重點(diǎn)科研項(xiàng)目，在高性能計(jì)算與軟件、網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)、高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行等方面建樹豐碩。多年來，他從未停止在超算環(huán)境創(chuàng)新的腳步，為科技創(chuàng)新跑出“加速度”貢獻(xiàn)著自己的力量。

點(diǎn)亮心中夢想? 科研成果豐碩

1963年10月，遲學(xué)斌出生于吉林省梅河口市，他從求學(xué)期間就對計(jì)算數(shù)學(xué)有著濃厚的興趣。1983年，畢業(yè)于吉林工業(yè)大學(xué)數(shù)理系后，他懷著一腔熱血來到了中國科學(xué)院計(jì)算中心攻讀碩士，1986年師從馮康先生攻讀并行計(jì)算方向的博士。

1989年，遲學(xué)斌博士畢業(yè)，進(jìn)入中國科學(xué)院計(jì)算中心擔(dān)任助理研究員、副研究員。其間，在美國MIMD Systems Inc.進(jìn)行為期一年的合作研究，1993年回國。1995年轉(zhuǎn)入中國科學(xué)院軟件研究所，1997年晉升為研究員。2001年至今在中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心開展超級計(jì)算相關(guān)研究工作。

為了不負(fù)心中理想，遲學(xué)斌傾盡所學(xué)投入到科學(xué)研究工作中，他自“九五”規(guī)劃以來，就開始主持及參加了多項(xiàng)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）、國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）、國家科技平臺項(xiàng)目、自然科學(xué)基金委重點(diǎn)及面上項(xiàng)目以及中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程等多項(xiàng)重點(diǎn)科研項(xiàng)目。

據(jù)遲學(xué)斌介紹，相比傳統(tǒng)的超級計(jì)算集群使用模式，高性能計(jì)算環(huán)境具有應(yīng)用資源更豐富、計(jì)算服務(wù)更穩(wěn)定、作業(yè)調(diào)度更靈活等特點(diǎn)，對于個(gè)人及團(tuán)隊(duì)科研用戶、專業(yè)領(lǐng)域社區(qū)和大科學(xué)裝置計(jì)算任務(wù)都有良好的支撐能力。

多年來，遲學(xué)斌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于通過網(wǎng)格技術(shù)、云服務(wù)模式降低超算應(yīng)用門檻的研究，目標(biāo)旨在開發(fā)一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)、支撐國家高性能計(jì)算環(huán)境運(yùn)行和服務(wù)平臺的分布式系統(tǒng)軟件，為科學(xué)研究、資源環(huán)境、制造業(yè)和服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域提供便捷使用方式和技術(shù)支持，從而為我國超級計(jì)算應(yīng)用發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

迄今為止，遲學(xué)斌已在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文100余篇，合作出版專著4部，獲教學(xué)科研成果獎共8項(xiàng)，其中國家級3項(xiàng)，省部級5項(xiàng)。

創(chuàng)新研發(fā)技術(shù)? 打造超算環(huán)境

高性能計(jì)算作為世界競爭的高科技熱點(diǎn)之一，對國家經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響，它為大規(guī)模交叉科學(xué)研究、工程應(yīng)用提供強(qiáng)大的支撐平臺。“十三五”期間，國家高性能計(jì)算環(huán)境重點(diǎn)開展了服務(wù)化機(jī)制和支撐體系的研發(fā)工作，在資源聚合、網(wǎng)絡(luò)傳輸、核心服務(wù)、社區(qū)支持、安全運(yùn)行、評價(jià)體系等方面做出了一系列工作，進(jìn)行了全面提升，構(gòu)建了具有基礎(chǔ)設(shè)施形態(tài)、服務(wù)化模式運(yùn)行的高性能計(jì)算服務(wù)平臺。在此期間，遲學(xué)斌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)也進(jìn)行了一系列科研創(chuàng)新，形成了環(huán)境的服務(wù)化運(yùn)行機(jī)制與支撐科學(xué)計(jì)算的新形態(tài)。同時(shí)環(huán)境在技術(shù)和成果推廣方面也在不斷努力，擴(kuò)大了環(huán)境在國內(nèi)國際相關(guān)領(lǐng)域的影響力。

遲學(xué)斌和團(tuán)隊(duì)將核心軟件升級為SCE2.0，建設(shè)了消息總線系統(tǒng)，通過實(shí)現(xiàn)消息同步和信息匯聚功能支持了環(huán)境的雙中心運(yùn)行，提升了環(huán)境運(yùn)行的可靠性，為未來計(jì)算能力升級后環(huán)境服務(wù)的可擴(kuò)展性打下基礎(chǔ)。他們還研發(fā)了時(shí)間優(yōu)先、負(fù)載優(yōu)先、成本優(yōu)先等多種作業(yè)調(diào)度策略，以適應(yīng)不同的用戶需求和場景需求。

領(lǐng)域社區(qū)和業(yè)務(wù)平臺能夠?yàn)閷W(xué)科用戶提供更專業(yè)的應(yīng)用方法和業(yè)務(wù)編排，為了有效提升環(huán)境對于社區(qū)平臺的支撐能力，遲學(xué)斌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了多源用戶認(rèn)證授權(quán)技術(shù)，使來自不同計(jì)算集群、環(huán)境和社區(qū)平臺的賬戶能夠互聯(lián)互通，并在此基礎(chǔ)上建設(shè)了聚合資源運(yùn)行支撐環(huán)境，通過建立資源匹配、任務(wù)全局執(zhí)行、業(yè)務(wù)流程編排管理等方法，實(shí)現(xiàn)社區(qū)平臺與網(wǎng)格環(huán)境的松耦合式對接，形成了資源供給與使用的新模式。

為了解決環(huán)境中各結(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商差異導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸性能瓶頸問題，遲學(xué)斌團(tuán)隊(duì)采用網(wǎng)絡(luò)隧道技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速加密傳輸。基于該技術(shù)，環(huán)境建立了軟件定義廣域網(wǎng)絡(luò)，以網(wǎng)絡(luò)條件較好的結(jié)點(diǎn)為骨干，通過流量調(diào)度的方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)繞行式的高速轉(zhuǎn)發(fā)，有效提升了環(huán)境的數(shù)據(jù)傳輸性能和安全性。

遲學(xué)斌還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)體系的建立工作，據(jù)他介紹，超算資源評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是一套可量化集群計(jì)算服務(wù)水平的規(guī)范，通過運(yùn)行指定的評測軟件得到相應(yīng)評測結(jié)果，并設(shè)立環(huán)境資源準(zhǔn)入機(jī)制以規(guī)范環(huán)境的整體資源結(jié)構(gòu)。環(huán)境綜合評價(jià)體系通過對環(huán)境資源質(zhì)量、服務(wù)能力、人員、成果水平和應(yīng)用推廣情況等方面進(jìn)行評估，最終形成環(huán)境發(fā)展指數(shù)，以客觀的衡量國家高性能計(jì)算環(huán)境的發(fā)展水平。

“十三五”以來，國家高性能計(jì)算環(huán)境助力物理、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)等學(xué)科領(lǐng)域的研究工作，為我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

新征程新起點(diǎn)? 開啟嶄新篇章

近年來，為了擴(kuò)大超算環(huán)境在國內(nèi)國際相關(guān)領(lǐng)域的影響力，遲學(xué)斌帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃高性能計(jì)算專項(xiàng)的各個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開展了充分交流合作，對專項(xiàng)總體目標(biāo)實(shí)現(xiàn)起到了有效支撐：聚合了國產(chǎn)超級計(jì)算系統(tǒng)的資源，并且基于多源認(rèn)證授權(quán)技術(shù)、可擴(kuò)展接口技術(shù)和國家高性能計(jì)算環(huán)境運(yùn)行支撐平臺，支撐了專項(xiàng)項(xiàng)目建設(shè)的社區(qū)平臺與環(huán)境的資源對接；同時(shí)，在環(huán)境中部署了專項(xiàng)項(xiàng)目自主研發(fā)的應(yīng)用軟件，助力構(gòu)建國產(chǎn)自主研發(fā)應(yīng)用軟件生態(tài)。目前，他們通過松耦合式的社區(qū)平臺對接模式共計(jì)支撐了專項(xiàng)9個(gè)項(xiàng)目建設(shè)，典型社區(qū)平臺應(yīng)用支持案例包括：

教育社區(qū)“超算習(xí)堂”：通過對接國家高性能計(jì)算環(huán)境訪問多元化資源池實(shí)現(xiàn)超級計(jì)算相關(guān)課程教學(xué)，完成近萬次并行程序評測，提供機(jī)時(shí)超過千萬核時(shí)/年，輔助培養(yǎng)了大量超算人才。

生物醫(yī)藥應(yīng)用社區(qū)：藥物虛擬篩選采用“計(jì)算+數(shù)據(jù)”模式超快速篩選小分子庫數(shù)十億次，保障快速藥物研發(fā)；生物信息分析服務(wù)“一帶一路”十余個(gè)沿線國家，取得了較大國際影響力。

集成電路電子設(shè)計(jì)自動化平臺：通過與國家高性能計(jì)算環(huán)境的對接訪問資源，為未來規(guī)模化使用高性能計(jì)算資源解決超大規(guī)模EDA計(jì)算任務(wù)奠定了重要基礎(chǔ)。

遲學(xué)斌還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)收集了數(shù)臺超級計(jì)算系統(tǒng)的典型應(yīng)用歷史作業(yè)數(shù)據(jù)，形成了“并行作業(yè)負(fù)載資料庫”，為研究高性能計(jì)算作業(yè)特征和調(diào)度方法提供了數(shù)據(jù)支持；同時(shí)，數(shù)據(jù)分析工具已被多個(gè)高性能計(jì)算集群的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析中，對發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行異常起到積極作用；用于環(huán)境網(wǎng)絡(luò)傳輸優(yōu)化的隧道技術(shù)已在多所高校和研究院所的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)構(gòu)建中得到應(yīng)用。

2020年新冠疫情期間，環(huán)境還支持了“基于國家高性能計(jì)算環(huán)境的生物醫(yī)藥應(yīng)用服務(wù)社區(qū)”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)快速響應(yīng)抗新冠病毒藥物科研攻關(guān)，短時(shí)間內(nèi)形成基于超大規(guī)?？焖偬摂M篩選框架的計(jì)算平臺，大大縮短了虛擬篩選時(shí)間。

目前，正值我國“十四五”規(guī)劃進(jìn)行中，超算互聯(lián)網(wǎng)是國家高性能計(jì)算環(huán)境在“十四五”期間發(fā)展的重要主題，超算互聯(lián)網(wǎng)旨在建設(shè)面向未來的國家級異構(gòu)算力體系，成為國家計(jì)算資源戰(zhàn)略儲備，形成高性能計(jì)算的研究、開發(fā)、應(yīng)用、建設(shè)、服務(wù)、運(yùn)行、教育基地，助力國家經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

遲學(xué)斌負(fù)責(zé)的“地球系統(tǒng)模式數(shù)值模擬系統(tǒng)”研究，由數(shù)值模式、資料庫和資料同化、專用超級計(jì)算機(jī)軟硬件組成。在他的帶領(lǐng)下，中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心開展了耦合集成軟件平臺開發(fā)、地球系統(tǒng)模式優(yōu)化及應(yīng)用技術(shù)攻關(guān)，持續(xù)收到國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）、中國科學(xué)院項(xiàng)目和國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目支持。一切過往，皆為序章；所有未來，皆是可期。鮮花和掌聲屬于過去，不斷創(chuàng)新砥礪前行才能開創(chuàng)未來。遲學(xué)斌堅(jiān)信“路雖遠(yuǎn)，行則將至；事雖難，做則必成”，他將在建設(shè)國家高性能計(jì)算環(huán)境的道路上步履不息、前行不止。