杨广文:用超级计算机为科研提供助力

  2016年6月20日,在德国法兰克福2016国际超级计算机大会上,国际TOP500组织发布了最新的全球超级计算机排名榜单,中国的“神威·太湖之光”荣登全球最快的超级计算机排行榜TOP500榜首。

  这是中国的超级计算机连续第七次登上这一排行的榜首,2015年排名第一的“天河二号”今年退居第二位。“作为第一台完全使用国产处理器的超级计算机,‘神威·太湖之光’展现了中国在设计和制造高性能计算机领域取得的成就,跟美国和日本等发达国家比较,我们的研制水平已经进入世界领先行列。”在接受记者采访时,清华大学计算机系教授、国家超级计算无锡中心主任杨广文说。

  国家战略

  “神威·太湖之光”在6月份发布之前,任何人都不允许参观位于国家超级计算无锡中心的机房重地。不过在记者采访时,这个禁令已经解除。跟随杨广文教授通过一道道需要刷指纹进入的大门,记者穿上印有“神威”和国家超级计算无锡中心字样的工作服,对这套世界上运算能力最强的超级计算机系统有了一个直观的认知。

  出生于1963年的杨广文从外表看就是个典型的学者形象:瘦削,但带着科技工作者的自信。他说,自己虽然从1994年就开始接触超级计算,但真正“进入状态”与超级计算结下不解之缘,要从2002年进入国家“863计划”(“高技术研究发展计划”,旨在提高中国自主创新能力、以前沿技术研究发展为重点,因启动于1986年3月而得名)专家行列开始。

  1983年,随着中国第一台每秒钟运算1亿次以上的“银河一号”研究成功,中国才真正开始跨入超算领域,但距离发达国家的差距巨大。2009年,国防科技大学在“天河一号”基础上推出了拥有每秒4700万亿次的峰值性能及每秒2570万亿次LINPACK实测值的“天河一号A”,荣登了第36届全球HPC TOP500第一名宝座,实现了历史性的突破。此后,“天河二号”六次蝉联世界第一,直到被“神威·太湖之光”取代。

杨广文:用超级计算机为科研提供助力

  杨广文在介绍“神威·太湖之光”应用课题概况

  “虽说‘神威·太湖之光’的研发只用了两年的时间,但这是建立在中国之前在超算领域多年的积累基础上的。”杨广文说,“‘神威·太湖之光’最大的亮点就是自主可控,从芯片制造到软件研制及应用研发等,都是我们国家自主研发的技术。而且,它的能耗非常低。”

  作为世界上首台峰值计算速度超过10亿亿次的超级计算机,“神威·太湖之光”的峰值计算速度达每秒12.54亿亿次,持续计算速度每秒9.3亿亿次(是“天河二号”的近3倍),每瓦特提供的计算性能是6.051G浮点结果(也就是说,性能功耗比为每瓦60.51亿次)。“这听起来没什么感觉,但是跟美国和日本最好的系统来比,美国大概是2G,日本的是1G,我们的能耗比提升了3倍。”清华大学地球科学中心副教授、国家超级计算无锡中心副主任付昊桓解释说。作为前往德国参加超算大会并进行发布的中方负责人,付昊桓说:“神威的整个系统由4万块芯片构成,每个芯片有260个核,整个系统超过1000万个核,本身在一个系统工作就是一个创举,而且能耗比又有这么大的提升,在场的美、日等国专家也非常受震撼。”

  付昊桓说,“神威·太湖之光”整套系统投入18亿元人民币,“这听起来很多,但实际上,国外专家认为,能花这么少的钱造出这样的一套系统,对他们来说是一个很大的冲击”。

  “超级计算机作为国家的战略高技术,不管是否赚钱,是作为国家战略来做的。”杨广文说,自“863计划”启动以来,国家这么多年持续支持高性能计算机的研发,这在科研项目中并不多见。“我认为,一是为打破国际封锁,以前我们买回来的机器有固定用途,美国人要看着我们用,这个对我们国家来说是挺‘打脸’的。”

  2015年,采用美国英特尔芯片的“天河二号”遭到美国禁运,因不能在原系统上扩展,不得不改变了原有的研发路线。而跟“天河二号”同期规划立项的“神威·太湖之光”一开始就设计走自主研发的路子。“我们建设创新型国家,特别提倡自主技术,在超算这个领域国家早有布局,支持走不同的发展路线。”杨广文说,“由于布局早,我们也正好起到打破美国技术壁垒的作用。”