天河二號(hào):國(guó)之重器 獨(dú)辟蹊徑求突破

　　“天河二號(hào)”是國(guó)防科大承擔(dān)完成的國(guó)家863計(jì)劃和“核高基”國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目，2013年11月在國(guó)家超算廣州中心投入運(yùn)行，向國(guó)內(nèi)外用戶開(kāi)放使用。目前，“天河二號(hào)”已構(gòu)建起材料科學(xué)與工程計(jì)算、生物計(jì)算與個(gè)性化醫(yī)療、全數(shù)字設(shè)計(jì)與裝備制造、能源及相關(guān)技術(shù)數(shù)字化設(shè)計(jì)、地球科學(xué)與環(huán)境工程計(jì)算、智慧城市與大數(shù)據(jù)處理等六大應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，先后在基因分析與測(cè)序、大型飛機(jī)和高速列車(chē)設(shè)計(jì)、生物醫(yī)藥、電子政務(wù)及智慧城市等方面發(fā)揮了重要作用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　在2014年11月20日召開(kāi)的世界超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)上，“天河二號(hào)”在國(guó)際TOP500組織首次正式發(fā)布的超級(jí)計(jì)算機(jī)高性能共軛梯度(HPCG)基準(zhǔn)測(cè)試排行榜上，位居世界第一。此前，由該組織發(fā)布的第四十四屆世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜中，“天河二號(hào)”再次位居榜首，獲得世界超算“四連冠”。近日，《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者采訪了“天河二號(hào)”研究團(tuán)隊(duì)相關(guān)人員、國(guó)家超算天津中心負(fù)責(zé)人，以探尋國(guó)之重器“天河二號(hào)”背后的故事。

　　超算之巔的角逐

　　四捧冠軍獎(jiǎng)杯，對(duì)于中國(guó)超算團(tuán)隊(duì)而言，無(wú)疑是一件令人歡欣鼓舞的大喜事，然而對(duì)其他老牌超算強(qiáng)國(guó)來(lái)說(shuō)，他們的心里像打翻了調(diào)味瓶，五味雜陳。強(qiáng)手“叫板”也隨之而來(lái)，就在這次世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單發(fā)布前夕，排位第二的美國(guó)公布了“珊瑚”計(jì)劃，表示將投資3.25億美元建造兩臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度有可能達(dá)到“天河二號(hào)”的3到5倍。

　　“在超算領(lǐng)域，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)由來(lái)已久，在 天河一號(hào) 奪冠之前，美日之間的 第一之爭(zhēng) 早已存在。”天河高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師朱小謙說(shuō)。中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高性能計(jì)算專(zhuān)業(yè)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)張?jiān)迫嬖V記者，“美日特別在意其超算是否世界第一，一旦失去 第一 稱號(hào)，都會(huì)迫不及待地奪回來(lái)?！睂?shí)際情況也的確如此，“天河一號(hào)”在2010年底首次奪冠后，遭遇福島核事故的日本仍然緊急撥款加快其超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”的研制，用半年時(shí)間登上了冠軍寶座，隨后美國(guó)的“紅杉”和“泰坦”又先后搶得世界第一的位置。

　　“你方唱罷，我登場(chǎng)”，冠軍的寶座常常不等捂熱，就被新的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手奪去。人們不禁要問(wèn)，如此激烈的競(jìng)爭(zhēng)到底是為了什么?

　　回答這個(gè)問(wèn)題還得從超級(jí)計(jì)算機(jī)能做什么說(shuō)起。記者日前來(lái)到國(guó)家超算天津中心采訪，這里運(yùn)行著我國(guó)首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——“天河一號(hào)”。投運(yùn)近5年來(lái)，“天河一號(hào)”以其超強(qiáng)的計(jì)算能力、精準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果贏得了眾多用戶的青睞。目前中心每天運(yùn)營(yíng)的計(jì)算任務(wù)超過(guò)1000個(gè)、提供計(jì)算服務(wù)機(jī)時(shí)140萬(wàn)小時(shí)、服務(wù)用戶數(shù)已超過(guò)600家?！?天河一號(hào) 的魅力，通俗講是能算天、算地、算人。”國(guó)家超算天津中心主任劉光明說(shuō)。

　　算天：“大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”的研究員利用“天河一號(hào)”完成了跨越千年氣候變化模擬，并利用自主開(kāi)發(fā)的氣候模式向聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)提交了IPCC報(bào)告。國(guó)家超算天津中心研究員孟祥飛說(shuō)，“自從中國(guó)科學(xué)家用 天河一號(hào) 建立了氣候變化模型，中國(guó)不僅拿出了自己的氣候影響依據(jù)，而且建立的模型還成為國(guó)際公認(rèn)的模型標(biāo)準(zhǔn)，為中國(guó)在這一領(lǐng)域贏得了話語(yǔ)權(quán)?！?/p>

　　算地：基于“天河一號(hào)”開(kāi)展的高性能石油勘探數(shù)據(jù)處理軟件開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，解決了我國(guó)石油勘探領(lǐng)域自主應(yīng)用軟件的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理能力問(wèn)題，使我國(guó)大連片、高密度石油勘探地震數(shù)據(jù)處理能力提升50倍以上，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

　　算人：分析人類(lèi)基因，解讀生命奧秘，如今都離不開(kāi)大數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理。中科院、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、北京生命科學(xué)研究所等單位利用“天河一號(hào)”開(kāi)展了抗擊癲癇、艾滋病、癌癥等領(lǐng)域研究，取得了一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的成果。

　　“ 天河一號(hào) 不僅為科學(xué)研究、科技創(chuàng)新提供了一個(gè)更高的支點(diǎn)，更是給產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了一條更快更好的跑道?！眲⒐饷髡f(shuō)。正是有了“天河一號(hào)”的支撐，我國(guó)部分產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力正在構(gòu)建。

　　無(wú)論是模擬氣候變化，還是演示地震海嘯;無(wú)論是設(shè)計(jì)航空航天飛行器，還是研制國(guó)產(chǎn)新型發(fā)動(dòng)機(jī);或者是基因測(cè)序、高速列車(chē)設(shè)計(jì)制造，超級(jí)計(jì)算機(jī)都能夠完成分析、計(jì)算和處理?！俺?jí)計(jì)算機(jī)就像能夠預(yù)知未來(lái)的水晶球，一切都可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬?！泵绹?guó)田納西大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)教授杰克·唐加拉說(shuō)，“超級(jí)計(jì)算機(jī)越快，計(jì)算結(jié)果越精確，意味著工程師能設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品，大到飛機(jī)和輪船，小到藥品和服裝面料。”