超級計算機“天河一號”自述每天忙啥

                                 名副其實的“超算紅人”

 

    在普通人看來我只是12排黑色的大柜子，但“人不可貌相”，我可是中國第一臺千萬億次超級計算機，也曾是世界上運算速度最快的超級計算機，持續速度每秒2570萬億次浮點運算、峰值速度4700萬億次。如果換算成民用計算機的運算速度，我運算1小時，相當于全國13億人同時計算340年以上。

    很多人認識我是在2010年11月，我代表中國首次獲得世界超級計算機500強榜單第一名，成為超算紅人。這個消息讓國家超級計算天津中心主任劉光明十分激動，他還記得以前在超算領域受制于人的日子，歐美等國不僅漫天要價，還要求給他們的計算機單獨造房子并且不準中國人靠近。2010年，我不僅榮登榜首，還在國際上開創了CPU和GPU高效協同計算的先河（此前都是CPU運算），國外不僅沒有能力再封鎖我國，還要派專家來參觀學習。

    國家投入4億元資金、科學家們宵衣旰食地研究我，之所以這么重視，是因為如果缺乏自主的超級計算能力，在氣候、氣象、海洋與能源等關系國計民生的重大基礎領域，就無法開展長效氣象預報和高分辨率油氣勘探，會長期受制于人。

 

 

    2015年，美國啟動“國家戰略性計算計劃”，日本、歐盟、俄羅斯等國也都制定了超級計算發展計劃，超級計算是未來世界各國搶占的技術前沿，也是名副其實的“國之重器”。

                               

                       “算天”“算地”的“全能算將”

 

    我的本領很大，作為一個全能算將，“算天”“算地”“算人”都是我的拿手好戲。

“算天”是讓大飛機、航天器在我模擬的虛擬空間飛行，讓氣象、霧霾在我的數值時空里預測未來變化。聽起來很抽象？大家想象一下飛行器和航天器的尺寸就明白，實物實驗不可行，成本也太高，且通過傳統實驗風洞開展飛行器設計已很難滿足需求。美國波音787客機70%的研發設計工作都由超級計算數值風洞和計算機輔助設計完成，樣機建成直接進入試飛。現在，我已經參與過“國產大飛機、宇宙飛船的全尺寸飛行氣動模擬”等重要研究工作。

    再說說霧霾預警吧。我與中國氣象局氣象科學研究院等單位合作，構建了自動化實時霧霾預警預報系統，只需要23小時就能算出最長時效預報5天的數值預報，實現目前霧霾預報最高網格精度23公里，而過去，精度為50公里左右。通過對污染源、區域污染數據的精確分析，為未來霧霾治理提供預警及解決方案。要知道，以前這些都要依賴國外計算機，即使不考慮國家戰略意義，它們性能并不優于我，投入費用還是我的數倍。

    “算地”是能給地球做“CT”。過去在油氣勘探領域，我國缺乏強大能力的超級計算機，并且核心軟件需要從歐美幾大石油軟件巨頭購買，這樣在國際石油勘探上完全沒有競爭力。從2011年開始，我與中石油東方地球物理勘探研究院合作研制具有自主知識產權的、技術成熟的石油地震勘探數據處理的核心軟件和處理平臺，原來需要30天完成的業務項目在我的處理平臺只需要16小時。這幫助我國石油公司在國際勘探競標上成功擊敗歐美公司，完成了多個國際、國內項目。

 

 

   “算人”是指探索人類大腦的秘密、破解人類基因密碼。腦科學是神經疾病治療、人工智能等諸多領域取得突破的驅動力。在國內的全腦三維成像領域，基于我的超級計算能力和并行處理技術，已實現150倍以上的提升。原來一次鼠類全腦成像數據處理需要57天，現在12個小時就可完成。同時，我們也與神經科學家合作開展我國腦神經網絡仿真與超級計算的首次結合，將為我國腦科學下一步的創新發展打下堅實基礎。

                           

 

    現在，每天都有60多名科學家和專業工程師在保障我運行，每天都要花費近10萬元為我提供動力。我可不是瞎忙，每天并發在線運行的任務超過了1400個，這意味著每天有1400余項科技創新研究工作要靠我的超強能力來支撐，在世界上還沒有第二種科技服務公共平臺有如此大范圍的服務能力和對科技創新的支持能力。

    我的服務對象也很多，目前服務的科研、企業、政府機構用戶數已近1300家，主要用戶遍布全國30個省、自治區和直轄市。

    國家科技創新和新興產業發展服務離不開我。在我的超級計算平臺，有超過百家的科研團隊在從事電子信息、納米、先進復合、儲能、超導、磁性等新材料的計算模擬工作；中科院上海藥物研究所利用我的超算平臺并結合實驗，從20多萬個代表化合物中篩選出抗癲癇先導藥物，北京生命科學研究所依托我研究未來代替抗生素治療細菌感染的新藥，可以說我已經成為國內藥物研發的重要支撐平臺。在基因測序領域，天津超算中心與華大基因等科學研究機構開展合作，基于高效基因測序處理軟件進行人、動物、植物等大規模群體基因分析，其中3000株水稻的基因組重測序分析，處理速度提升15倍……

    作為全球首個實現收支平衡并略有盈余的超級計算機，我不僅提供簡單的計算服務，還能幫助企業轉型升級、提升研發效率與市場競爭力。根據初步統計，我已為企業節省研發投入上億元，為企業帶來相關經濟效益超過30億元。

    近幾年，天津一汽在發展過程中面對新車型高速更新的中國市場，由于缺乏高效的設計研發平臺等原因，想自力更生開發出核心產品基本沒有可能，逐步面臨困境。2014年下半年他們借助天河工程仿真平臺，使其新SUV整車氣動性研發周期由原來的36個月縮短到10天以內，設計生產出了城市小型SUV車型，提前上市的車型成為其市場銷售的主力。

    這一生能為促進國家高端信息技術發展，支撐重大科技創新、產業轉型升級與創新貢獻力量，我很榮幸和自豪。由于需求快速增長，我現在的利用率已經超過90%，計算、數據存儲能力已經處于飽和運行。不過大家不用擔心，我的弟弟“天河三號”馬上就要誕生了，它的運行速度將是我的200倍。國家大數據發展戰略實施、“互聯網+”行動計劃、中國制造2025等重大發展規劃迫切需要超級計算能力的支持，我們一家都會擼起袖子加油干！