“神威”初展，叩响超算强国之门
“神威·太湖之光”超级计算机
“神威·太湖之光”运算节点板
□记者 周 洁
近日，新一期全球超级计算机500强（TOP500）榜单在美国盐湖城公布，中国超级计算机“神威·太湖之光”再次摘得世界最快超算头衔，实现了中国超算系统在TOP500榜单上的八连冠。
同时，基于“神威·太湖之光”设计的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”应用项目首度问鼎“戈登贝尔奖”，这是我国首次获得这一超算应用领域最高奖项。
“超算技术的实力体现出国家的综合国力，而超算技术的应用则体现出一个国家高性能计算的软实力。”12月1日，石家庄铁道大学信息科学与技术学院副教授王威在接受采访时表示，中国超算已叩响超算强国之门，正凭借速度和应用的双重优势，在世界超算舞台上迅速崛起。
大展神威： 每秒9.3亿亿次浮点运算
近日公布的最新榜单上，“神威·太湖之光”以较大的运算速度优势轻松摘得世界最快超算头衔，实现了中国超算系统在全球TOP500榜单上的八连冠。
这已不是“神威·太湖之光”第一次展现神威。在今年6月的排行榜上，这台由中国国家并行计算机工程技术研究中心研制，安装在国家超级计算无锡中心的超算系统横空出世，以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度出人意料地夺冠，击败了连续三年霸占TOP500榜首的我国超级计算机“天河二号”。
根据TOP500榜单公布数据，“神威·太湖之光”超级计算机系统的峰值性能达到每秒12.5亿亿次，持续性能达到每秒9.3亿亿次，性能的功耗比达到每瓦60亿次，这三项关键指标均居世界第一。
“这台超算系统运算神速，远超你我想象。”王威举例说，它一分钟的计算能力，相当于全球72亿人用计算器不间断计算32年。
不仅性能指标攀上世界之巅，中国上榜系统总数也与美国并驾齐驱。继今年6月，中国首次把上榜总数长期独占鳌头的美国“拉下马”后，此次中美又打了个平手，以171台上榜数量并列第一。
“鉴于每期都会有约150个系统跌出榜单，中国能与美国持平再获第一，说明中国超算的研发与生产活力强，源源不断安装新的系统。”王威认为。
“超算对科技、经济与军事等多个领域至关重要，某种意义上它就是一种竞争。”王威表示，随着近年来我国在超算方面大力投资，中国在这个领域已经到达一个非常有竞争力的阶段，成为美国、日本等超算大国的有力挑战者。
“不过，可以预见的是，未来的超级计算机竞赛仍将非常激烈。”王威表示，目前各国都正在以前所未有的力度打造超算系统，近日日本宣布将在2017年年底前制造全球最快、效率最高的超级计算机，美、日、中等国家都已宣布下一代百亿亿次超算研制计划，将来超算榜首很可能会交替领先。
打破封锁：
世界最强“大脑”安上“中国芯”
今年6月，完全由中国设计制造的“神威·太湖之光”登上全球超算TOP500榜首，成为“新科”世界最强“大脑”。这一天，距美国宣布对我国四家单位实施高性能计算芯片禁运，仅1年零2个月时间。
“核心技术是买不来的。”王威表示，“神威·太湖之光”首次采用中国自主研发的处理器“申威26010”，成功打破了美国的技术封锁，证明中国人有能力用国产处理器构建世界最高性能的超级计算机。
“申威26010”众核处理器虽然只有一英寸大小，但是它的计算速度达到了每秒3万亿次，相当于20台目前市场上主流笔记本的计算速度，在高性能、计算密度和低功耗方面都有独特技术。
“申威处理器在众核处理器体系结构方面有重大原始创新，引领了高性能处理器发展潮流。”王威介绍，申威众核处理器采用片上融合异构众核架构，对比美、日等国的E级计算机研发计划，国外同行未来将采用的技术路线与我们的思路非常接近，但到2018年才能走到真正的异构众核架构。
“处理器实现国产化所带来的意义远不止超算系统，也许不出20年，‘中国芯’将普及到我们使用的每一台电脑上，与每个人的工作生活息息相关。”王威表示，近年来我国不断加强国产化信息产品的研发和使用力度，自主研发的硬件、软件和生产力工具等都在快速发展，形成完整的国产化信息产业生态只是时间问题。
“核心处理器的开发需具备尖端技术，能在短时间内自主设计研发出完全国产化的处理器，非常了不起。”王威坦言，但不得不承认，我国超算系统处理器领域仍存在明显短板，与发达国家仍有较大差距。
“虽然中国在处理器研制上取得了突破，但并非掌握了所有核心技术。”王威介绍，比如处理器架构仍是依托其他国家，没有形成自己的完整设计方法和制造工艺。在性能功耗比和效率等方面，与其他国家仍存在一定差距等。
应用突围：
三十年来首次问鼎应用最高奖
国际超算大会上，“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”应用项目一举摘得“戈登贝尔奖”。这项基于“神威·太湖之光”设计的应用项目，第一次将中国超算应用带到了世界舞台中央。
“这是我国超算应用团队近三十年来首次获得这一有着‘超算应用诺奖’之称的全球最高奖，”王威表示，说明中国不仅能够造好的计算机，也能用好计算机，在应用方面达到了国际先进水平。
“从‘神威·太湖之光’6月正式发布到现在，上百个应用已经在‘跑’。”王威介绍，大家十分关注的天宫一号再入路径预测计算，以及国产大飞机C919精细数值模拟工作，用的都是这台超算。
统计数据显示，截至目前已有100多家科研单位、100多个大型应用在“神威·太湖之光”系统上运行，涉及气候气象、海洋、航空航天、生物、材料、高能物理、药物、生命科学等19个应用领域。
“追逐超算的意义不仅仅是赢得速度之争，更重要的是要以超算‘致用’，获得更广泛的成果和效益。”王威认为，随着国产超算一步步实现逆袭，我国超算应用研究正一步步迈上快速发展的轨道。
“事实上，看似高大上的超算技术，早已融入我们生活的方方面面。”王威说，比如气象台的天气预报准度一直在提升，这背后其实都是超级计算机的功劳。在民用用途上，超级计算机可以用在石油勘探、药物开发和汽车设计等方面。在医学领域，对人体血流进行模拟与分析，可以及时有效地判定一个病人是否会发生脑梗塞的风险等。
不过王威强调，虽然中国超算应用行业发展越来越快，但中国与美国在应用方面的技术差距依然不容忽视，“比如大量软件企业难以投入研发与国产高性能计算机相配套的应用软件，因此导致国产高性能计算机难以推广应用。”
“这些现象正在逐渐得到改善，国家‘十三五’规划对超算应用的支持力度达到有史以来的最高水平。”王威估计，中国通过10年左右的努力，将建立起高性能计算系统发展的完整生态环境。
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