造船造車造葯、道路天氣動畫……超級計算機不僅研究高精尖，正越來越多地應用於工業製造和社會服務

廣船：用「天河二號」超算 費用便宜十倍

文/金羊網記者 王倩 通訊員 蔡珊珊

圖/金羊網記者 湯銘明

每秒計算速度達到億億次的超級計算機應該用來幹什麼？研究宇宙？當然沒問題，但很多人不知道，其實包括手機APP研發在內的很多普通民用項目，也可以求助於超級計算機，這絕不是「殺雞用牛刀」，相反，還能達到價低質優的超高性價比。

12月9日，中山大學國家超級計算廣州中心主辦了首屆「星耀天河，齊聚羊城——2016『天河二號』超算用戶年會」，全面展示了移交中山大學這一年來的成果，科技部、中山大學、國防科學技術大學、廣東省科技廳、廣東省經信委等多家單位及來自全國各個省市地區的數百名用戶代表參會。記者從大會上了解到，廣州的超級計算機「天河二號」一度被擔心資源閑置，而實際上，這台「最強大腦」一點沒閑著，已經有超過1600用戶在排隊使用「天河二號」，2016年四季度系統利用率達到84.5%。

圖為「天河二號」超級計算中心機房

過去一年「天河二號」用戶數翻兩倍多

是否超前建設導致超算中心「吃不飽」資源浪費？這曾是不少人擔心的問題，但現在這個問題已有了答案——雖然「天河二號」連續六次登上世界超算之首的寶座，但很快，這個位置就被「太湖之光」所取代，而據了解，明年美國將有更高運算級別的超算誕生，國內外競爭相當激烈。

應用方面，記者了解到，移交中大的過去一年，國家超級計算廣州中心用戶數量暴增，已由去年底的600家猛增到現在超過1600家，共支撐國家級課題超過800項，廣東省、廣州市課題超過40項，並取得了一系列標誌性大規模科學工程應用成果，領域涵蓋了天文宇宙科學研究、大氣海洋環境研究、工業設計製造、新能源新材料開發利用、生物醫藥與健康醫療、智慧城市等等。2016年，超算中心科研經費、機時收入連創新高，天河二號系統資源利用率持續增長，2016年四季度系統利用率達到84.5%。

9日，超算中心與廣船、廣汽、海格通信、廣東恆電等廣東省重點企業用戶簽署了戰略合作框架協議。超算中心還正式發布了「天河星光」雲超算平台、精準醫學計算平台等多款由中心自主研發、旨在為用戶提供靈活易用使用界面的多元化超算應用產品。

高端科研：研究宇宙起源地外文明

最快的計算機當然首先可以進行最高深的科研工作。據了解，天文地球物理領域，超算中心與平方公里射電望遠鏡陣列（SKA）組織合作，實現了迄今為止國際上SKA數據處理軟體的最大規模和最高性能的成功運行，為各國天文學家解答目前困擾科學界的一系列問題，如天體形成、星系演化、宇宙磁場、引力的本質、暗物質和暗能量、地外生命與地外文明等，提供重大科學突破的機遇。

「天河二號」上還完成了史無前例的含有三萬億粒子的暗物質和中微子宇宙動態演化的數值模擬。這一應用揭示了宇宙從大爆炸之後1600萬年開始至今天的約137億年的漫長演化過程，是目前世界上運行離子數最多的N體數值模擬，超出原先世界紀錄兩倍，有望實現對中微子質量進行最精確的預測。

民生應用：廣州氣象預報將用超算技術

自運行以來，廣州超算中心協助中國商飛、廣船、廣汽等一批企業單位完成了諸如機翼選型、船舶減阻、汽車碰撞、器件結構優化等模擬計算，大幅縮短企業的產品研發周期，降低研發成本，提供生產效益。比如，超算中心協助中國商飛開展了大飛機全機氣動參數優化設計，短短6天完成過去2年的工作量，大大縮短了我國國產大飛機的研製周期

在生物醫藥與健康醫療領域，「天河二號」在藥物篩選、基因組測序、精準醫療等方面均取得了諸多應用成果。比如，「天河二號」上開展了面向埃博拉病毒的虛擬藥物篩選，一天時間內可以完成世界上已知結構的4200萬小分子化合物的篩選工作，這是國際上目前最快的已知化合物篩選，為針對未知突發性病毒的快速虛擬藥物篩選提供了有效手段。又如，「天河二號」上完成了2000人基因組30X深度測序，僅耗時8小時便可完成過去8個月的工作量，快速獲得了前所未有的效果。

天氣預報還是超級計算機的強項，南海預報業務系統已在「天河二號」成功部署，7分鐘可完成全南海78小時海浪預報，14分鐘可完成南海及周邊地區78小時風向風力預報。

超算中心主任盧宇彤還透露，2017年，廣州市氣象局將於超算中心合作，將率先在全國實現將超算技術應用於民間氣象預報。

對話廣船國際有限公司副總工程師陳灝

這台「超算」「超划算」

金羊網：作為造船企業，廣船為何要與超算中心開展戰略合作？

陳灝：因為我們有很強烈的計算需求——造船工業技術是一項古老的技術，但一直隨著人類科技進步不斷發展，過去的計算機硬體條件已經很難滿足我們的需求，超算的強大計算能力正是我們需要的。

金羊網：具體來說有哪些計算需求？

陳灝：比如對於船型的研發優化、推進裝置如螺旋槳和線型的匹配，到了現在這個時代，需要更快更好更精密，還需要使用壽命更長，這些都需要建模來預測。過去的一百年間，造船都是通過製作成比例縮小的模型來實驗預測，但這個局限性很大，還會存在誤差，比如模擬50萬噸巨輪，最大也只能做個長十幾米的模型，雖然有各種換算公式，但這種實驗和實際的差別還是無法避免。而利用超算，就可以在電腦里真正「建造」一艘50萬噸巨輪，並研究預測各種問題。

金羊網：你們已經在「天河二號」上應用過了嗎？效果如何？

陳灝：廣船和超算中心已經開展各種合作兩年了，上個月底，我們有一個交船項目，是一艘11萬噸的油輪，如果按照過去的模型實驗方式，至少需要一個多月，費用達到幾十萬元，但利用超算，只用了24小時便完成計算實驗，費用僅為2萬元。

金羊網：超算技術的引用，可以讓人類造出更大更先進的輪船嗎？

陳灝：國外的造船研究機構已經擁有過千核的計算機，這肯定是未來的發展方向，超算是一個寶庫，我們現在剛剛走到門口，還有很多寶貝等著我們發現。我相信，人類造更大的船沒問題，工程上沒有極限。（王倩）

對話中山大學數據科學與計算機學院院長錢德沛

雲超算讓「天河二號」變軟體商店

金羊網：作為超算中心的直接運營管理單位，中大對超算中心有哪些發展思路？

錢德沛：我們立足讓超算支撐大科學、大工程、新產業。其中，大科學包括很多高精尖科研工作，如宇宙暗物質、海洋科學方面的計算量非常巨大，「天河二號」還參與了SKA這樣的國際超算機構大型合作科研工作；大工程主要面向工業經濟，服務產業升級改造，越來越多的大型企業開始發現超算的好處；新產業則主要面向社會經濟發展的新興方向，如新葯的研發。

同時，人工智慧、大數據和超算形成三足鼎立，互相支撐互相促進。

金羊網：目前84.5%的系統利用率水平怎麼樣？

錢德沛：可以說「天河二號」比較忙了，最好利用率穩定在70%左右最健康，否則用戶體驗會下降，這要求在大任務和小任務之間進行有效協調，既保證用戶不會排隊過久，也不要因為大任務資源積累期造成CPU閑置而浪費。

金羊網：為什麼「天河二號」要進行商業運營？

錢德沛：超算的生產維護成本較高，國外的超算大多由政府全額撥款，但我們目前還做不到，而且只進行科研計算，確實有資源閑置的問題，所以商業運營可以更大程度地利用這台「最強大腦」，也保證了暫時無法產出效益的基礎科研工作的順利進行。

金羊網：目前「天河二號」的收費標準是多少？

錢德沛：超算中心只按「使用的核小時」向用戶收取一定的能耗成本——每核小時0.1元，每天使用10小時與一個四核PC相當的計算資源，只需花費4元。

金羊網：可以解釋一下新發布的雲超算平台？

錢德沛：就是利用雲計算的模式提供超算服務，通俗地說，比如廣汽開發了一個汽車碰撞實驗的軟體，利用「天河二號」就可以進行快速計算實驗，他們用完了這個軟體，可以上傳到雲端成為超算服務資源，其他汽車企業可以直接購買這個超算軟體使用，軟體開發企業和超算中心可以共同獲利。所以雲超算平台可以讓「天河二號」還變成軟體商店，提供更豐富的服務。

運營人員： 魏宇波 MX008