中國超算超常發展二十年：美國禁運促進自主研發

「運算1分鐘相當於72億地球人同時用計算器不間斷計算32年」「相當於200多萬台普通電腦」，這是對目前世界上最快的超級計算機——我國「神威·太湖之光」超級計算機計算能力的形容。這是全球第一台運行速度超過10億億次/秒的超級計算機。

（原標題：大國「超算」超常發展二十年20年運行速度提高5000多萬倍）

中國青年報·中青在線記者 李新玲

「神威·太湖之光」超級計算機。資料圖片

國際TOP500組織在德國法蘭克福舉行的「2016世界超算大會」上，宣布其為2016年的世界冠軍。在今年6月19日的「2017世界超算大會」上，「神威·太湖之光」再次奪冠，「天河二號」名列第二，這是兩台機器第三次聯手佔據榜單前兩名位置。

而更快的E級——每秒計算百億億次的超級計算機，有望在2020年左右推出，「神威」「曙光」「天河」等系列超級計算機的研究團隊正在加緊研製E級機。

國家持續投入20年超常規發展

「我國的『超算』確實是走過了一條超常規發展之路。按照國際常規，20年計算速度提高100萬倍，而我們在過去20年里，『超算』運行速度提高了5000多萬倍。」錢德沛教授說。他是國家863計劃「高效能計算機及應用服務環境」重大項目總體專家組組長，已連續15年擔任3個「超算」重大專項的負責人。

863計劃的「超算」事業起步於上世紀90年代初。超級計算機後來被列入《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》中，計劃到2020年達到千萬億次計算能力。

「現在回頭看，當時的目標保守了，千萬億次我們2010年就達到了。」錢德沛回憶，當時對於「超算」的發展路徑還有一些爭議。在這一階段，國家增加了項目經費投入，從最初的6.4億元增加到9.3億元。

我國「超算」取得的成就引起了國際重視，2011年「世界超算大會」上，錢德沛受邀作特邀報告，這也是中國人第一次被「世界超算大會」邀請作大會報告。

「高效能計算機及應用服務環境」是從2011年開始的第三個863重大項目，從這個重大項目的名稱看，更加強調應用。項目實施期正處於「十二五」計劃期間，我國「超算」的計算速度又提高了近50倍，「天河二號」「神威·太湖之光」相繼成為世界上最快的計算機。

總結我國「超算」的發展之路，錢德沛認為，這是國家持續支持的成果，首先在國家層面優先發展，持續投入，集中力量辦大事，中央、地方政府、應用部門多渠道支持；其次，也是科技界團結協作的結果。

「其實，我們在『超算』領域的投入還是比較少的，有些環節，5年得到的項目經費投入也才100萬元。在有限經費條件下，我們強調協調發展，走了一條不同於歐美『超算』發展的道路。」錢德沛說。

被卡脖子 走出自主可控之路

就在我國「超算」奔跑在快速路上時，遇到了新問題——美國晶元禁運。

2015年2月，美國商務部將我國國家超級計算長沙中心、國家超級計算廣州中心、國家超級計算天津中心和國防科技大學四家機構列入晶元限售之列，而這些機器使用的是英特爾微處理器晶元。當時，作為世界上運行最快的計算機，「天河二號」連續拿下了「四連冠」。

「美國是感覺到了某種威脅，害怕我國一直佔據超級計算機性能的世界冠軍位置。」中國計算機學會高性能計算專業委員會秘書長、中科院研究員張雲泉當時在接受中國青年報·中青在線記者採訪時，首先點到了美國的「痛處」，因為在此之前，美國、日本等國一直處於「超算」領域領先位置，「我們進步雖快，但也暴露了一個問題，就是我們一直忽略核心處理器的自主化，隨時會被人卡脖子」。

國防科技大學教授、時任天河二號系統主任設計師盧宇彤隨後明確表示，天河二號系統的100P系統升級目標不會變，時間也在可控的範圍內。

「禁運促進了我們在『超算』領域的自主研發。」錢德沛在接受中國青年報·中青在線記者採訪時說。

禁運第二年，安裝在國家超級計算無錫中心的「神威·太湖之光」登頂世界冠軍。除了運行速度引人矚目，全面採用國產眾核晶元「申威」和操作系統，軟硬體完全國產化，這更激揚了國人志氣。

「十三五」期間，「高性能計算」國家重點研發專項啟動， 研製成功百億億次級（E級）計算機是重要目標。

「E級計算機的方案中，自主可控是首要的，而能耗、應用性能、可編程性、可靠性等，都是我們面臨的重大技術挑戰。」錢德沛說，「從目前看，3個驗證系統各有特點，採取不同的技術路線。但目前還沒有形成完全可行的E級計算機的技術方案，需要繼續探索。

在自主可控之路上，一批年輕科學家脫穎而出。張雲泉被山東省政府彈性引進，任國家超級計算濟南中心主任。盧宇彤任國家超級計算廣州中心主任。一批70後、80後科學家，成為我國「超算」領域的技術領跑者。

計算惠民 要做「超算」強國

張雲泉介紹，將落戶青島的E級計算機，是由國家超算濟南中心、青島海洋國家實驗室、國家並行計算機工程技術研究中心聯合申請的國家科技部重大項目，是國家實驗室重大需求驅動下的「超算」研製的首次嘗試。

「我們一是要支持國家重大科技創新和戰略性新興產業，二是要服務地方經濟發展。過去是機器牽引需求，現在變為需求驅動計算。」張雲泉介紹，濟南超算中心提出要「頂天」也要「立地」，作為政府主導的超算中心，應用多元化，既有高端計算也要惠民。

2016年11月，基於「神威·太湖之光」的一個應用項目獲得了有著「超算應用諾獎」之稱的戈登貝爾獎，這是我國首次獲此殊榮。在最終入圍的6個項目中有3個是我國的，都是基於「神威·太湖之光」超級計算機的應用。

「但是，我們依舊不是『超算』強國，離強國之路還很遠。」錢德沛分析，雖然在國際TOP500強排行榜上，我國超級計算機上榜的數量與美國相當，「可是這不能代表我們的水平，因為大部分是互聯網應用的機器，而不是以『超算』為目的建立的系統」。

錢德沛強調，排名不是我們發展「超算」的根本目的，促進大規模應用、解決國家面臨的挑戰性問題、帶動中國計算機產業的進步，才是我們的目的。具體來說，要提高高校、科研院所運用「超算」進行研究、提高企業利用「超算」解決問題的比例，提高計算的普及程度。

「現在超級計算機發展進入一個常態階段，不可能長期像過去20年那樣超常規發展。我們要抓緊建立起中國高性能計算髮展的生態環境。」錢德沛說。

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