超越美国再夺最高奖,中国“超算”为何突飞猛进?

2017年11月20日 美国新阳光国际


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北京时间17日凌晨,在丹佛举行的全球超级计算大会上,由清华大学地球系统科学系副教授付昊桓等共同领导的团队所完成的“非线性地震模拟”获得“戈登贝尔”奖。这是自去年首获该奖之后,中国科研团队再夺这一高性能计算应用领域的全球最高奖项。


据新华社报道,“过去几年中,中国在硬件方面的发展速度惊人,中国超级计算机多次获得基于浮点运算速度的排行榜冠军。”“戈登贝尔”奖出资人、美国计算机学家贝尔说:“不过,最让我吃惊的是中国获得这一超算应用领域的奖项。我认为,中国在高性能计算技术特别是应用领域的发展势头非常强劲,并将持续发展下去。”


“全机应用 非线性地震模拟”基于中国“神威·太湖之光”超算系统,该工具首次实现了对唐山大地震发生过程的高分辨率精确模拟,对未来的地震预防和预测有着重要意义。”该团队研发人员何聪辉接受采访时说。地震模拟工具有助于科学家理解地震发生与传播原理,对于地震灾害救援和降低地震所带来的损失具有重要作用。“大地震的模拟日益精确,不仅能为地震之后次生灾害发生前的避难和疏散起到关键作用,也能为地震预测的研究提供至关重要的帮助。”何聪辉说。


本届“戈登贝尔”奖最终入围的三个应用课题中,有两个来自中国。除了“非线性地震模拟”,还有基于“神威·太湖之光”系统的另一项全机应用“全球气候模式的高性能模拟”。


2016年11月,基于“神威·太湖之光”的一个应用项目获得戈登贝尔奖,这是中国首次获此殊荣。在最终入围的6个项目中有3个是中国的,都是基于“神威·太湖之光”超级计算机的应用。


“戈登贝尔”奖设立于1987年,被誉为“超算应用领域的诺贝尔奖”,由美国电子计算机协会每年颁发一次,奖金1万美元,由贝尔提供。


此前,国际TOP500组织11月13日发布的全球超算基于浮点运算速度的排行榜单中,“神威·太湖之光”以每秒9.3亿亿次的成绩蝉联冠军。

神威·太湖之光超级计算机(图片来源:网络图)


“戈登贝尔”奖更注重于高性能计算应用水平,而TOP500着眼于高速计算硬件性能。


另新华社报道,新一期全球超级计算机500强榜单中,中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”连续第四次分列冠亚军,美国连续第二次没有超算进入前三名。美国“泰坦”继半年前被瑞士“代恩特峰”赶超而落到第四名后,此次又被日本的“晓光”超过,屈居第五名。


此外,中国超算上榜总数又一次反超美国,夺得第一。中国去年6月以167台对165台的微弱优势,首次超过长期独占鳌头的美国;去年11月的榜单,两国都有171台上榜,并列第一;而今年6月进行的一次调查显示,美国以169对160的优势在超级计算机数量上领先中国。此次中国上榜总数达到历史最高的202台,而美国降至144台,双方又一次交换位置。


TOP500榜单始于1993年,是对全球已安装的超级计算机“排座次”的知名排行榜,由美国与德国超算专家联合编制。每半年发布一次。到目前为止,中国已连续10次占据全球超算排行榜最高席位。


在“超算”领域,中国目前的瞩目成就离不开过去20年的快速发展。


“我国的‘超算’确实是走过了一条超常规发展之路。按照国际常规,20年计算速度提高100万倍,而我们在过去20年里,‘超算’运行速度提高了5000多万倍。” 中国国家863计划“高效能计算机及应用服务环境”重大项目总体专家组组长钱德沛教授说。他已连续15年担任3个“超算”重大专项的负责人。


《中国青年报》2017年6月报道,863计划的“超算”事业起步于上世纪90年代初。超级计算机后来被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中,计划到2020年达到千万亿次计算能力。


“高效能计算机及应用服务环境”是从2011年开始的第三个863重大项目,从这个重大项目的名称看,更加强调应用。项目实施期正处于“十二五”计划期间,中国“超算”的计算速度又提高了近50倍,“天河二号”“神威·太湖之光”相继成为世界上最快的计算机。


就在中国“超算”奔跑在快速路上时,遇到了新问题--美国芯片禁运


2015年2月,美国商务部将中国国家超级计算长沙中心、国家超级计算广州中心、国家超级计算天津中心和国防科技大学四家机构列入芯片限售之列,而这些机器使用的是英特尔微处理器芯片。当时,作为世界上运行最快的计算机,“天河二号”连续拿下了“四连冠”。


“美国是感觉到了某种威胁,害怕我国一直占据超级计算机性能的世界冠军位置。”中国计算机学会高性能计算专业委员会秘书长、中科院研究员张云泉当时在接受采访时,首先点到了美国的“痛处”,因为在此之前,美国、日本等国一直处于“超算”领域领先位置,“我们进步虽快,但也暴露了一个问题,就是我们一直忽略核心处理器的自主化,随时会被人卡脖子”。


中国国防科技大学教授、时任天河二号系统主任设计师卢宇彤随后明确表示,天河二号系统的100P系统升级目标不会变,时间也在可控的范围内。


“禁运促进了我们在‘超算’领域的自主研发。”钱德沛说。


禁运第二年,安装在国家超级计算无锡中心的“神威·太湖之光”登顶世界冠军。除了运行速度引人瞩目,全面采用国产众核芯片“申威”和操作系统,软硬件完全国产化,这更激扬了国人志气。


“十三五”期间,“高性能计算”中国重点研发专项启动,研制成功百亿亿次级(E级)计算机是重要目标。


“E级计算机的方案中,自主可控是首要的,而能耗、应用性能、可编程性、可靠性等,都是我们面临的重大技术挑战。”钱德沛说,“从目前看,3个验证系统各有特点,采取不同的技术路线。但目前还没有形成完全可行的E级计算机的技术方案,需要继续探索。


“现在超级计算机发展进入一个常态阶段,不可能长期像过去20年那样超常规发展。我们要抓紧建立起中国高性能计算发展的生态环境。”钱德沛说。



内容来源:侨报网

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