下一代超算或比现世界冠军快八倍

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专家提醒“九连冠”后需冷静看待优势和短板

我国自主研发的神威太湖之光超级计算机蝉联世界冠军令国人雀跃。与神威太湖之光同属一个研制单位、同样以全国产为特点的国家超算济南中心正在与国家并行计算机工程技术研究中心一道研制太湖之光的下一代神威E级原型机,预计在2018年6月与国人见面,并落户国家超算济南中心。山东省科学院计算中心副主任潘景山告诉科技日报记者。
作为全球第一台运行速度超过十亿亿次/秒的超级计算机,神威太湖之光超级计算机计算能力运算1分钟相当于200多万台普通电脑的运算能力,也相当于72亿地球人同时用计算器不间断计算32年。但在潘景山看来,E级计算机的运算速度可达神威太湖之光的8倍多每秒运算将达到百亿亿次。
能耗和应用仍是攻关两大难题
从天河二号首次登顶世界最快超级计算机宝座开始,中国超算已经斩获全球超级计算机500强榜单的九连冠。
大到现代武器系统研制试验,小到好莱坞特效制作都离不开超算,超算已成为理论和实验之外的第三种科学研究手段,它体现着一个国家的科技综合实力。中国计算机学会高性能计算专委会秘书长、国家超算济南中心主任张云泉向科技日报记者表示,我国超算虽然起步晚,从局部突破到综合技术领先,从奋力追赶到逐步超越,仅用了15年。不过,现有的超算能力显然不能满足中国庞大的市场需求。
2016年国家启动三个E级计算机原型系统项目,国家高性能计算重点研发计划总体组专家介绍,研制E级机引入神威(国家并行计算机工程技术研究中心)、天河、曙光三支超强团队相互竞争,通过赛马机制打造我国自主的E级计算机利剑。
这三个项目组在超级计算机研制方面都拥有深厚的技术基础和丰富的研制经验,各家研制单位在存量基础上必须有颠覆性增量创新才能再前进一步。
实现颠覆性增量创新向来不容易,潘景山认为,攻关E级机大家需克服两大难题:如果用现有技术研制E级计算机,能耗将达到每小时60兆瓦左右,这几乎相当于一个中等县的用电量,能耗太大。有人说形容中国超算的性能与应用是十车道高速路上跑着很少的车辆,说法夸张,但如何扩大应用确实是挑战。
九连冠后需冷静,美国或将触底反弹
针对中国超算应用能力不足的短板,以全国产为特色的神威E级原型机已经有了不少动作。
2016年国家超算济南中心与国家海洋局第一海洋所获批了E级应用软件项目海洋环境高性能数值模拟应用软件研制。后续双方和青岛海洋科学与技术国家实验室一起深度合作,聚焦为山东在国内领先的海洋领域科研团队和业务部门提供大规模可扩展的并行计算服务、大数据服务和智能计算服务,共同研制超大规模可扩展高效率的海洋数值模式软件和海洋应用软件系统,为透明海洋、深海极地、蓝色生命等大科学计划和国家海洋战略提供高效服务。
发力E级应用软件,包含着中国超算人的良苦用心,也是全国产超算的内在需求。长期以来,中国超算重硬轻软,基础并行环境、基础算法、高性能数学库、操作系统等高性能计算基础与应用软件的发展落后于计算机系统的发展已是不争事实。
潘景山举例道:超算在解决一些问题时通常会用到模型、算法、数学库,但现在常用的基础数学库大部分还是国外的。他认为,造成这一现象的原因有二:一是前期重视不够、投入不足;二是超常规发展只实现了局部突破,全面超越还需要时间。
本次全球TOP500榜单,美国罕见被挤出前三名。张云泉认为,这是美国超算发展的低潮,也可能是触底反弹的开始。他透露:2018年下半年,美国将开始推出全新研制的北极光超算,运算速度可以达到180P(P为超级计算机运算单位,意为每秒千万亿次)。所以从2018年到2020年,美国或将重新夺回TOP500的冠军宝座,甚至可能会出现几连冠的情况。
如果中国按计划造出E级超级计算机后,我们将再拿冠军。潘景山说。来源:
中国科技网-科技日报

资料图:2018年8月5日,在国家超级计算济南中心,工作人员在查看存储设备运转情况。当日,神威E级超算原型机在国家超级计算济南中心完成部署,并正式启用。
(新华社记者 郭绪雷 摄)(拖拽图片可查看大图)

本报记者 王延斌 通讯员 于 萌 陈 鑫

(科技日报北京9月10日电)据港媒近日报道,中国正在建造一台价值10亿元人民币的“超导计算机”,这是一种史无前例的机器,能够研发新武器、破译密码、分析情报以及帮助阻止能源需求激增。这一消息再次引起各方对中国超算发展的关注。“改革开放40年来,我国超算技术从无到有,并逐步发展到世界领先水平,在这当中,科研人员求真务实的科学精神、急国家之所需的使命担当发挥了重要作用。”国家超级计算深圳中心主任冯圣中告诉科技日报记者。

我国自主研发的神威太湖之光超级计算机蝉联世界冠军令国人雀跃。与神威太湖之光同属一个研制单位、同样以全国产为特点的国家超算济南中心正在与国家并行计算机工程技术研究中心一道研制太湖之光的下一代神威E级原型机,预计在2018年6月与国人见面,并落户国家超算济南中心。山东省科学院计算中心副主任潘景山告诉科技日报记者。

“无论媒体报道的超导计算机,还是我们正在研发的E级计算机,都是遵循科学规律和国家需求来推进的,不是为了先进而先进。”冯圣中强调。

作为全球第一台运行速度超过十亿亿次/秒的超级计算机,神威太湖之光超级计算机计算能力运算1分钟相当于200多万台普通电脑的运算能力,也相当于72亿地球人同时用计算器不间断计算32年。但在潘景山看来,E级计算机的运算速度可达神威太湖之光的8倍多每秒运算将达到百亿亿次。

■科技日报:超级计算机在各领域发挥着日益重要的作用,您刚才也讲到,科学精神在其中起到重要作用,能否详细阐述一下?

能耗和应用仍是攻关两大难题

冯圣中:我理解的科学精神,就是实事求是、求真务实、开拓创新的理性精神。中国的超级计算机行业发展迅速,已经成为与航空航天、高铁等齐名的中国名片。这是几代计算机人执着探索、开拓创新的结果。还记得当年西方发达国家对中国施行禁运政策,我国千方百计买来一部超级计算机,但要被关在“玻璃房子”里,只能在国外卖方人员的监控下使用,中国工作人员不得接触机器核心部件。这对我们的刺激非常大。通过几代人艰苦卓绝的努力,如今我们有了神威、银河、曙光几个系列,某种程度上,中国的超级计算机可以和发达国家一争高下了。

从天河二号首次登顶世界最快超级计算机宝座开始,中国超算已经斩获全球超级计算机500强榜单的九连冠。

■科技日报:超级计算机是重要的理论验证工具,通过它我们经常会发现计算结果与此前理论不符的情况,此时,敢于质疑就尤为重要。您觉得如何才能对此类情况更加敏感,进而取得原创性突破?

大到现代武器系统研制试验,小到好莱坞特效制作都离不开超算,超算已成为理论和实验之外的第三种科学研究手段,它体现着一个国家的科技综合实力。中国计算机学会高性能计算专委会秘书长、国家超算济南中心主任张云泉向科技日报记者表示,我国超算虽然起步晚,从局部突破到综合技术领先,从奋力追赶到逐步超越,仅用了15年。不过,现有的超算能力显然不能满足中国庞大的市场需求。

冯圣中:计算不仅是验证的工具,更是科学发现的手段和技术创新的支点。形象地说,计算的作用可以概括为发现知识、模拟猜想、验证设计、智慧赋能等几个方面,现在讲的第四范式即数据驱动的科学发现,其基础也是计算。一般认为,计算和理论、实验是并行的三个科学发现方法,这三者互补互校。当计算的结果与理论推断和实验观测不符时,我们要检查计算是不是有漏洞,当然,这种不一致也有可能正是科技创新的契机。此时,科研人员要坚持大胆假设、小心求证,敢于挑战原有理论或结论,抓住可能的创新突破点。从这个角度看,超级计算机的应用也有利于促进我国科研人员群体中实证主义的发展。计算是科学精神的载体。

2016年国家启动三个E级计算机原型系统项目,国家高性能计算重点研发计划总体组专家介绍,研制E级机引入神威、天河、曙光三支超强团队相互竞争,通过赛马机制打造我国自主的E级计算机利剑。

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这三个项目组在超级计算机研制方面都拥有深厚的技术基础和丰富的研制经验,各家研制单位在存量基础上必须有颠覆性增量创新才能再前进一步。

实现颠覆性增量创新向来不容易,潘景山认为,攻关E级机大家需克服两大难题:如果用现有技术研制E级计算机,能耗将达到每小时60兆瓦左右,这几乎相当于一个中等县的用电量,能耗太大。有人说形容中国超算的性能与应用是十车道高速路上跑着很少的车辆,说法夸张,但如何扩大应用确实是挑战。

九连冠后需冷静,美国或将触底反弹

针对中国超算应用能力不足的短板,以全国产为特色的神威E级原型机已经有了不少动作。

2016年国家超算济南中心与国家海洋局第一海洋所获批了E级应用软件项目海洋环境高性能数值模拟应用软件研制。后续双方和青岛海洋科学与技术国家实验室一起深度合作,聚焦为山东在国内领先的海洋领域科研团队和业务部门提供大规模可扩展的并行计算服务、大数据服务和智能计算服务,共同研制超大规模可扩展高效率的海洋数值模式软件和海洋应用软件系统,为透明海洋、深海极地、蓝色生命等大科学计划和国家海洋战略提供高效服务。

发力E级应用软件,包含着中国超算人的良苦用心,也是全国产超算的内在需求。长期以来,中国超算重硬轻软,基础并行环境、基础算法、高性能数学库、操作系统等高性能计算基础与应用软件的发展落后于计算机系统的发展已是不争事实。

潘景山举例道:超算在解决一些问题时通常会用到模型、算法、数学库,但现在常用的基础数学库大部分还是国外的。他认为,造成这一现象的原因有二:一是前期重视不够、投入不足;二是超常规发展只实现了局部突破,全面超越还需要时间。

本次全球TOP500榜单,美国罕见被挤出前三名。张云泉认为,这是美国超算发展的低潮,也可能是触底反弹的开始。他透露:2018年下半年,美国将开始推出全新研制的北极光超算,运算速度可以达到180P(P为超级计算机运算单位,意为每秒千万亿次)。所以从2018年到2020年,美国或将重新夺回TOP500的冠军宝座,甚至可能会出现几连冠的情况。

如果中国按计划造出E级超级计算机后,我们将再拿冠军。潘景山说。

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