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這是“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)的交換機(jī)網(wǎng)線。“神威·太湖之光”采用大規(guī)模高流量復(fù)合網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)高帶寬、低延遲通信。新華社發(fā)

“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)。新華社發(fā)

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6月20日，德國(guó)法蘭克福國(guó)際超算大會(huì)（ISC）公布了新一期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500榜單，由國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制的“神威·太湖之光”以超第二名近三倍的運(yùn)算速度奪得第一。更令人振奮的是，該套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了包括處理器在內(nèi)的所有核心部件全國(guó)產(chǎn)化。

超級(jí)計(jì)算機(jī)新霸主運(yùn)算速度到底有多快？全國(guó)產(chǎn)化意味著什么？中國(guó)超算是否已經(jīng)邁上世界之巔？新華社記者走進(jìn)負(fù)責(zé)該系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心，為你揭開“神威·太湖之光”的神秘面紗。

□新華社記者蔣芳蔡玉高

世界運(yùn)算最快是種啥感受？運(yùn)算一分鐘相當(dāng)于地球人算32年

系統(tǒng)的峰值性能125.436PFlops，世界第一；

持續(xù)性能93.015PFlops，世界第一；

性能功耗比6051MFlops／W，還是世界第一。

國(guó)際超算大會(huì)上傳來(lái)的消息光看數(shù)據(jù)讓人不明就里。

“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這套系統(tǒng)1分鐘的計(jì)算能力，相當(dāng)于全球72億人同時(shí)用計(jì)算器不間斷計(jì)算32年；如果用2016年生產(chǎn)的主流筆記本電腦或個(gè)人臺(tái)式機(jī)作參照，‘太湖之光’相當(dāng)于200多萬(wàn)臺(tái)普通電腦。”國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心主任楊廣文介紹。

走進(jìn)國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心，1000平方米的房間內(nèi)，記者看到了“神威·太湖之光”的“真身”：

由40個(gè)運(yùn)算機(jī)柜和8個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜組成。每個(gè)運(yùn)算機(jī)柜比家用的雙門冰箱略大，打開柜門，4塊由32塊運(yùn)算插件組成的超節(jié)點(diǎn)分布其中。每個(gè)插件由4個(gè)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)板組成，一個(gè)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)板又含2塊“申威26010”高性能處理器。一臺(tái)機(jī)柜就有1024塊處理器，整臺(tái)“神威·太湖之光”共有40960塊處理器。

“每一塊處理器相當(dāng)于20多臺(tái)常用筆記本電腦的計(jì)算能力，4萬(wàn)多塊再組裝到一起，速度之快可想而知�！睏顝V文說(shuō)。

全球超算，唯快不破。致力超算研究的意義不僅僅是“速度戰(zhàn)”，更重要的是贏得“應(yīng)用戰(zhàn)”。

國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心副主任付昊桓介紹，依托“神威·太湖之光”，以清華大學(xué)為主體的科研團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)核規(guī)模的全球10公里高分辨率地球系統(tǒng)數(shù)值模擬，這一成果將全面提高我國(guó)應(yīng)對(duì)極端氣候和自然災(zāi)害的減災(zāi)防災(zāi)能力；國(guó)家計(jì)算流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)“天宮一號(hào)”返回路徑的數(shù)值模擬結(jié)果令人振奮，將為“天宮一號(hào)”順利回家提供精確預(yù)測(cè)；上海藥物所開展的藥物篩選和疾病機(jī)理研究，短短2周就完成常規(guī)需要10個(gè)月的計(jì)算，大大加速了白血病、癌癥、禽流感等方向的藥物設(shè)計(jì)進(jìn)度……

從“玻璃房”到“限售” 25平方厘米徹底打破30年技術(shù)封鎖

30年前，中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)用戶有一個(gè)神秘的“玻璃房”：美國(guó)人把一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)賣給中國(guó)，用不透明的玻璃包裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)，中國(guó)技術(shù)人員沒(méi)有授權(quán)不得入內(nèi)。

北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院王蘭寧教授至今記得這個(gè)中國(guó)土地上的“技術(shù)飛地”�！叭珖�(guó)只有幾個(gè)有授權(quán)的科學(xué)家能夠進(jìn)入玻璃房，而且是在美國(guó)人的監(jiān)視下，一旦程序運(yùn)行完，機(jī)器立即被鎖回玻璃房。那個(gè)所謂的超算速度，在今天看來(lái)充其量是一臺(tái)高性能電腦，但對(duì)于當(dāng)時(shí)的中國(guó)來(lái)說(shuō)，卻是一個(gè)難以企及的高峰�！�

上世紀(jì)80年代，我國(guó)已逐步邁入獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造巨型機(jī)的國(guó)家之列，但卻因核心處理器等關(guān)鍵部件與技術(shù)的短板只能受制于人，直接導(dǎo)致了我國(guó)雖是國(guó)外超級(jí)計(jì)算機(jī)“大買家”，卻無(wú)法擁有匹配的“議價(jià)權(quán)”。

步入“十二五”，在國(guó)家863項(xiàng)目重點(diǎn)支持下，我國(guó)超級(jí)計(jì)算發(fā)展不斷取得突破�！疤旌佣�(hào)”問(wèn)鼎“六連冠”的同時(shí)，在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單上，中國(guó)制造的名單正越來(lái)越長(zhǎng)，這引起了美國(guó)的警惕。2015年4月，美國(guó)政府宣布，把與超級(jí)計(jì)算機(jī)相關(guān)的4家中國(guó)機(jī)構(gòu)列入限制出口名單，目的就在于通過(guò)限售，鎖死中國(guó)超算快速發(fā)展的腳步。

正是這種封鎖帶來(lái)的激勵(lì)，讓我國(guó)下大力氣研發(fā)全國(guó)產(chǎn)化的“神威”系列超級(jí)計(jì)算機(jī)，直至此次登頂國(guó)際榜單。

由此，只有5厘米見方的薄塊“申威26010”不僅成為“神威·太湖之光”的心臟，也成為我國(guó)自主研發(fā)打破30年技術(shù)封鎖的一柄利器。25平方厘米的方寸之間，集成了260個(gè)運(yùn)算核心，數(shù)十億晶體管，達(dá)到了每秒3萬(wàn)多億次計(jì)算能力。單芯片計(jì)算能力相當(dāng)于3臺(tái)2000年全球排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

楊廣文說(shuō)，關(guān)于是否應(yīng)該自主研發(fā)核心處理器的爭(zhēng)議一直存在，有人說(shuō)做了這么多年沒(méi)有做起來(lái)，干脆不要做了，“抱養(yǎng)”一個(gè)好了。還有聲音說(shuō)，引進(jìn)、吸收、再創(chuàng)新的高鐵模式就很好，為什么非要關(guān)起門搞自主生態(tài)？“如果沒(méi)有堅(jiān)持完全自主生態(tài)，沒(méi)有搞十幾年不行，再搞十幾年的勁頭，不可能有今天核心指標(biāo)齊頭并進(jìn)的神威。”國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心副主任梁軍說(shuō)。

從“六連冠”到首個(gè)十億億次中國(guó)超算離世界之巔仍有差距

超級(jí)計(jì)算機(jī)，被稱為“國(guó)之利器”，是國(guó)家科技綜合實(shí)力的體現(xiàn)，從高端材料，到生命科學(xué)和生物技術(shù)，再到深海探測(cè)、空間技術(shù)各領(lǐng)域，都離不開超算領(lǐng)域的支撐。這次好消息一出，有人認(rèn)為中國(guó)超算從此“穩(wěn)穩(wěn)的”屹立世界之巔了。真的是這樣嗎？

楊廣文表示，不可否認(rèn)，“神威·太湖之光”的成功，標(biāo)志著我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)研制能力已位居世界領(lǐng)先水平，但在技術(shù)儲(chǔ)備、系統(tǒng)穩(wěn)定性方面與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有明顯差距。

速度之爭(zhēng)是超算領(lǐng)域最為直接的對(duì)決。與“天河二號(hào)”榮獲“六連冠”的輝煌相比，此次登頂?shù)摹吧裢ぬ狻币腴L(zhǎng)期占據(jù)世界第一的地位變得異常艱難。去年7月，美國(guó)啟動(dòng)“國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)算計(jì)劃”，目標(biāo)是到2025年建造世界上運(yùn)算最快的計(jì)算機(jī)。

“未來(lái)五到十年，從每秒十億億次到每秒百億億次是超算發(fā)展的決勝之地。”國(guó)家并行計(jì)算中心的相關(guān)科研人員表示，雖然超算大國(guó)都在進(jìn)行部署，但其中需要解決的技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)非常多，以能耗為例，“神威·太湖之光”一年的用電量達(dá)到15兆瓦。以現(xiàn)有技術(shù)即使能夠?qū)崿F(xiàn)百億億次，能源消耗將十分驚人。

更為關(guān)鍵的是，無(wú)論速度有多快，發(fā)展超算始終是為了“致用”，而這仍然是當(dāng)前我國(guó)超算發(fā)展的短板。

中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心研究員張鑒表示，我國(guó)利用超算系統(tǒng)解決問(wèn)題的能力長(zhǎng)期不足，相關(guān)商業(yè)應(yīng)用軟件仍為國(guó)外壟斷，在軟件研制、應(yīng)用開發(fā)和人才培養(yǎng)方面還有待進(jìn)一步提高。將“制好”優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為“用好”優(yōu)勢(shì)，才能真正實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與升級(jí)的帶動(dòng)。

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