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揭秘中國超級計算機首個“世界冠軍”
【點擊數(shù):1531 更新:2010/12/2 8:32:24 】
    國家超級計算天津中心700多平方米的機房里,140個銀灰色的機柜構成了“天河一號”超級計算機。
      遠在萬里之外,當?shù)貢r間16日下午,在美國新奧爾良市舉行的超級計算機2010國際會議上,國際超級計算機TOP500組織正式發(fā)布第36屆世界超級計算機500強排行榜,中國“天河一號”名列第一。這是中國在超級計算機領域捧回的第一個“世界冠軍”。
      “中國人拉著世界往前走”
      雖然“天河”的主要部件來自英特爾-T和英偉達這兩個美國制造商,但“天河”的互聯(lián)芯片完全是中國自主制造的,并且中國已經(jīng)在研制自己的CPU了。
      讓中國超級計算機擁有一顆“中國芯”,是中國超級計算機研發(fā)人員多年的夢想。隨著國防科大自主研發(fā)的“飛騰1000”芯片安裝到“天河一號”上、從而部分取代進口芯片,這一夢想變成了現(xiàn)實。
      “一期系統(tǒng)使用國外進口CPU,主要是出于研制進度和成本方面的考慮。”“天河一號”總設計師、國防科大副校長楊學軍說,自主芯片的成功研制和運用,為今后“天河”的全部國產化奠定了基礎。
      楊學軍透露說,盡管目前的自主研發(fā)的CPU與世界先進水平還有差距,國防科大正在研發(fā)中的新一代芯片,又有新的技術“絕活”,性能將顯著提升。
      “我們中國人要有志氣,雖然不能一下子超過人家,可以一點點地做得更好,最終實現(xiàn)全面超越。這是個水滴石穿的積累過程!薄疤旌右惶枴惫こ剔k公室主任李楠說。
      “天河一號”采用的“CPU加GPU異構融合體系”是中國人獨創(chuàng)的結構,這在“天河”一期系統(tǒng)中獲得成功。過去一年中,因其低能耗、低成本、高集成度等優(yōu)點,這種結構已經(jīng)成為國際主流。在本屆
      TOP500排行榜的前10臺計算機中,除了“天河一號”,中國的另一臺千萬億次機“曙光星云”和位于第4名的日本Tsubam e超級計算機也采用了異構結構。而生產GPU的美國廠商英偉達公司也因此身價大漲。
      “在體系結構的路上,中國人在拉著世界往前走!敝袊茖W院軟件所研究員張云泉說。
      “麒麟”操作系統(tǒng)是亮點
      與其他超級計算機操作系統(tǒng)不同的“麒麟”系統(tǒng),同樣是“天河一號”的亮點。在中國超級計算機大多使用外國操作系統(tǒng)的境況下,這套由國防科大自主開發(fā)的操作系統(tǒng)以高安全性著稱。
      “大家使用‘天河一號’,就像到銀行租個保險箱,鑰匙和密碼都在自己手上,其他用戶甚至管理員都看不到!薄疤旌右惶枴敝魅卧O計師盧宇彤說。
      所有這些,指向中國超級計算機發(fā)展從起步時就清晰的一個目標———自主可控。只有擁有了自主可控的系統(tǒng),才能不受制于人,才能確保信息安全。然而,這一領域的博弈到今天也沒有結束。這是中國超級計算機發(fā)展歷程中并不陌生的一幕:中國一旦宣布成功研制某型計算機,西方立即會解除該型計算機的對華禁運,以此阻止中國的自主產品占領市場。
      國防科技大學校長張育林認為,“產業(yè)越大,越凸顯自主可控的重要性”,“天河一號”這樣的高端產品可以做到自主可控,其他信息網(wǎng)絡產品也能做到。
      國防科大原副校長齊治昌表示:“邁出這一步并不容易,做一個操作系統(tǒng)往往可能就需要上千人。舍不舍得花錢養(yǎng)這么多人,涉及國家戰(zhàn)略。中國只能走自主可控的路,越早走,越掌握主動!
      已為20多家用戶服務
      據(jù)介紹,自2010年7月起,“天河一號”系統(tǒng)便正式上網(wǎng)投入使用,目前已在石油勘探、高端裝備制造、生物醫(yī)藥、動漫設計等方面為20多家用戶提供了超級計算服務。
      天津國際生物醫(yī)藥聯(lián)合研究院,就是其中的一家客戶。研究院院長助理徐峰介紹說,研發(fā)一種新藥,平均要耗時10年,花費10億美元,篩選10萬個化合物,隨之而來的還有初期巨額成本的投入。高性能計算機輔助藥物設計和高通量虛擬篩選方法的應用,為化合物活性的評價提供了極大的方便,提高了新藥研發(fā)的效率,縮短了周期,降低了成本,還能為新藥的發(fā)現(xiàn)提出嶄新的思路。
      “在‘天河一號’上進行篩選一個星期,普通計算機上需要運行一年!毙旆灞硎,高性能計算機介入生物醫(yī)藥,將大幅度提高這個行業(yè)研發(fā)新藥的效率,進而提升整個行業(yè)的水平,對醫(yī)藥行業(yè)產生革命性的影響。
      最成功的應用案例,要數(shù)中國科學院軟件研究所完成的題目———“地球外核熱流動數(shù)值模擬”?茖W家們實現(xiàn)了此前從未嘗試的600億未知數(shù)的超大計算規(guī)模的數(shù)值模擬,而目前國際上同類問題的模擬現(xiàn)狀一般為數(shù)十億未知數(shù)水平。
      在為“天河一號”給出的使用報告上,來自中科院的科學家們熱情洋溢地寫道:“系統(tǒng)與IBM的‘藍色基因’等引以為傲的網(wǎng)絡系統(tǒng)相比毫不遜色,結果達到了與世界同步的研究水平甚至有所超越!
      應用需求遠超預想
      4年前,當千萬億次超級計算機研發(fā)準備立項時,曾有過激烈的爭論。
      “一方面,我們能不能做出來?畢竟當時的技術水平是有限的。另一方面,即使做出來了,能不能用得上?因為當時也沒有今天這么多的應用需求!敝袊萍疾扛咝录夹g及產業(yè)化司信息與空間處處長強小哲回憶說。
      然而,需求來得之快,超出了科研人員們的預想。在最新的TOP500排行榜上,中國科學界欣喜地發(fā)現(xiàn),中國以41臺機器的占有數(shù)量超過日本、法國、德國和英國,成為超級計算機的第二大使用國。
      在建設創(chuàng)新型國家的進程中,超級計算機作為基礎設施的作用日益凸現(xiàn)。能不能用好機器,成為一個與研制同樣重要的問題。
      國家超算天津中心副主任朱小謙介紹說,最繁忙時,“天河一號”全系統(tǒng)可用到80%。對于超級計算機的資源使用率來說,這個數(shù)字相當可觀。
      “我們的天河是以云計算的方式把計算能力輸送給各行各業(yè),與全社會進行共享。用戶終端小到筆記本、3G手機,都可以通過互聯(lián)網(wǎng)享受服務!敝煨≈t介紹,“天河一號”目前的主要服務對象是天津地區(qū)的國家戰(zhàn)略性新興產業(yè),將來既可以進行科學計算,還可以實現(xiàn)信息檢索、在線儲存等功能。
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