历经30余年,中国超算摆脱“跟跑”“天河二号”六度称雄世界

【寻找广东70年标志性工程】

金羊网记者 汤铭明 摄 资料图

文/金羊网记者 李钢 图/受访者提供(除署名外)

超算成就

支撑诸多科研发展 超算成绩连创新高

“天河二号”超级计算机自2013年亮相以来,综合技术水平处于国际领先地位,是我国超级计算技术发展取得的重大进展,为诸多科研领域提供了超级算力支撑。

“天河二号”一期系统峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次、能效比每瓦特秒19亿次双精度浮点运算。

2018年 ,“天河二号”——国家超算广州中心服务用户数增长超过25%,机时合同金额增长超过22%,多项成绩连创新高;通过科学运维工作实现了系统在高负荷下全年稳定运行,平均每天完成作业数超过3万个;系统利用率峰值高达85.8%,平均利用率达72%;自主研发的“天河星光”超算平台功能进一步增强,促进高性能计算与人工智能、大数据处理加速融合;新增的GPU集群资源通过“星光容器云”方式上线后,已经成为深度学习的利器。

“天河二号”超级计算机的用户数量,目前已扩展到了3500多家,成为全球用户数量最多的超算系统之一。

国家超算广州中心“天河二号”

追忆历史

从“银河”到“天河”,超算技术跻身世界一流

今年6月,2019国际超算大会在德国法兰克福举行。这次超算界盛会首次由中国学者——国家超算广州中心的主任卢宇彤担任大会主席。在发言中,卢宇彤提到,高性能计算、物联网、大数据和人工智能将实现深度融合,到2030年所有高端计算设备将自带人工智能支持功能,高性能计算仿真将利用人工智能平台提高性能,人工智能也将重塑计算仿真,计算是引擎,数据是燃料。到那时,高性能计算将不再拼“肌肉”,只追求规模和性能,更加智慧的高性能计算系统将成为主流。

卢宇彤与超算工作相伴20余年,从操作系统、通信系统、文件系统、资源管理、数据管理到并行环境、并行应用,她全部都做过。

“中国的超算事业经过了几代人的不懈努力,实现了从跟跑、到并跑、再到领跑。”卢宇彤向记者介绍,她的成长历程见证了我国超级计算从共享内存系统到非一致性存储系统,再到分布式系统以及异构混合系统的体系结构变化的全过程。

1983年,中国研制出第一台超级计算机“银河一号”。在此之前的很长时间里,中国要从国外引进超级计算机。当时从美国引进的机器,一直被放在国防科技大学的一间玻璃房子里,由外国人监控,中国人不得接触,机器的运作从提交到执行,每个步骤也都必须由外国人经手。“中国的科技人员既不能观看,也不能学习。”卢宇彤说。

“银河一号”诞生后,还是高中生的卢宇彤曾有机会参观了“银河一号”。自此,她的心里就埋下了超算的种子。

1986年,她考入国防科技大学计算机学院,与超级计算真正连接在了一起 。至今,她相继经历了五代“银河”、两代“天河”的发展。目前,卢宇彤带领着国内的超算技术跻身世界一流,“天河二号”六次排名世界第一。

“今天的超算良好局面是我们‘天河’团队和国内众多超算人几十年如一日不懈努力、不断创新的结果,我深知这个局面来之不易,我们需要不断拓展天河二号的应用领域,加快大规模科学工程应用和大数据分析处理的创新研究,缩短应用和系统的距离,充分发挥天河二号应有的科技创新引擎作用。”卢宇彤说。

今朝发展

向“E级”超算系统进发

材料领域的最新成果“中间尺寸分子筛概念”、全球首个AI医生多中心随机对照研究、“三高”量子纠缠光子对源……近期,一系列高尖端科研成果面世。这些成果背后都有“天河二号”超级计算系统的一份功劳。

当前,以“天河二号”强大的计算能力为支撑,还有更多科研成果正在酝酿中。中山大学光电材料与技术国家重点实验室、物理学院王雪华教授团队在量子纠缠光源研究领域深耕多年,以“天河二号”为支撑,发展和掌握了三大核心微纳制备技术,在国际上率先制备出综合性能俱佳的“三高”量子纠缠光子对源。该成果于近日正式发表在材料与纳米科技领域的顶级期刊《自然-纳米技术》杂志上。

该研究团队成员、文章的共同第一作者苏榕彬博士介绍,这次研究中的微纳结构的数值仿真、参数扫描和后处理工作均在“天河二号”超级计算机上完成,相比于自有商用服务器计算平台,天河二号的并行计算和计算资源自主分配显著提高了计算效率。以单个结构的数值仿真为例,在商用服务器上计算需要至少4个小时,而在天河二号仅需30分钟即可完成,计算效率提高了8倍。

如今,“天河二号”正在朝着超算技术的皇冠——“E级”超算系统进发。据介绍,未来的E级超算系统能根据用户不同需求生成和定制更智能更高效的系统,“十四五”末期机器升级换代时,“天河二号”超级计算机或将达到E级单位的运算效率,实现10E级的运算速度。

科技工程 “朋友圈”

中国散裂中子源

中国散裂中子源位于广东东莞,是国家“十一五”期间重点建设的十二大科学装置之首,它就像“超级显微镜”,是研究物质微观结构的理想探针,帮人类揭开微观世界的神秘面纱,能为我国材料科学技术、物理、化学化工、生命科学、资源环境和新能源等提供一个先进、功能强大的科研平台。继英国、美国、日本之后,我国是全世界第四个拥有脉冲型散裂中子源的国家。

大亚湾中微子实验室

大亚湾反应堆中微子实验项目组于2003年提出了原创的中微子振荡实验方案,2011年建成了国际领先的实验装置,2012年在激烈的国际竞争中率先取得重大成果:发现对应于θ13的中微子振荡模式确实存在,并精确测出振荡幅度。美国《科学》杂志将其评为2012 年十大科学突破之一,并称“大亚湾的实验结果可能就是标志着这一领域起飞的时刻”。

广东科学中心

广东科学中心坐落于广州大学城,是广东省实施科教兴粤战略和人才强省战略、提高全民科学文化素养的大型综合性科普场馆。其兼具科普教育、科技成果展示、国际学术交流和科普旅游四大功能,通过吉尼斯世界纪录认证,被授予世界“最大的科技馆/科学中心”称号。

策划:刘海陵 林海利

统筹:郭启钊 胡军 陆德洁

(李钢)

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