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科研装置建设当先锋——从“太湖之光”迈向“超算宇宙”
2022-11-09 06:35:00  来源:中国江苏网  
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记者 张宣 蔡姝雯 程晓琳 张琳

寸土寸金的无锡蠡湖北侧园区,坐落着国家超级计算无锡中心。借助中心“神威·太湖之光”超级计算机的高速运算能力,无锡超算平均每天支持7000多项程序作业,性能指标达到世界领先水平。

党的二十大报告提出“以国家战略需求为导向,集聚力量进行原创性引领性科技攻关”,一直致力于支持国家重大挑战性现实应用需求的无锡超算,勇当科研装置建设先锋,支持气候气象、地球物理、海洋科学、材料科学等众多科学领域开展应用计算,目前正积极推动构建“超算互联网”,让超算连接众多算力中心,积极促进东西联动,加速数字产业化和产业数字化进程。

“中国速度”不断刷新,

超算赛道永不停步

系统峰值性能12.5亿亿次、持续性能9.3亿亿次、性能功耗比每瓦特60.5亿次……一项项惊人的数字揭开了这台“最强大脑”的超强算力“密码”。

“12.5亿亿次每秒的计算能力相当于200多万台普通笔记本电脑同时工作。”无锡超算国产生态实验室副主任叶跃进解释说。超强算力的背后,是峰值性能超过3万亿次的“申威26010”众核处理器的加持。“‘神威·太湖之光’一共有40960个芯片,将近1100万个核心。”叶跃进告诉记者,该处理器完全自主设计,具备自主知识产权。

令人意外的是,在海量的算力资源下,“神威·太湖之光”的功耗却十分低。采访间窗外,粗大的管道映入眼帘。“‘神威·太湖之光’采用直流供电、全机水冷等关键技术,建立全方位低功耗设计与控制体系,系统性能功耗比为60.5亿次/瓦,比同时期其他国际顶尖超级计算系统节能60%以上。”叶跃进说。

“党的二十大报告提到,十年来,‘一些关键核心技术实现突破,战略性新兴产业发展壮大’,尤其专门提到‘超级计算机’,这让科研团队备受鼓舞,我们的使命感更强了,当初付出的所有辛苦都是值得的!”叶跃进回忆,2016年夏天,他和团队连续一个星期都在电脑前工作,吃饭睡觉都没有离开过办公室,看论文、做实验、运行数据……经过不眠不休的科研攻关,终于点亮了“神威·太湖之光”。自2016年“神威·太湖之光”超级计算机系统发布以来,已连续四次荣获世界超级计算机TOP500榜单第一,在世界超算赛道上跑出了“中国速度”。

去年11月,在全球超级计算大会(SC21)上,无锡超算参与研发的神威量子模拟器摘得2021年度世界高性能计算应用领域最高奖——“戈登·贝尔”奖,这也是基于神威系统开发的应用第三次夺得该奖项。

服务国家战略需求,

抢占科学计算国际制高点

无论是太空探索、人类基因测序、医药研发,还是打车、购物、订外卖等,都要靠算力设施来处理海量数据。算力设施,已经像水电气一样成为必不可少的现代基础设施。“超算服务国家重大需求,是名副其实的大国重器,是国家综合国力的体现,物理、化学、气象等各行各业都需要科学计算,是我们必须抢占的制高点!”叶跃进说。

国家超级计算无锡中心主任助理、研发中心主任甘霖表示,最强大的计算机就应该解决最重大、最关键、最具有挑战性的问题。航空航天、船舶工程、天气气候……2016年以来,“神威·太湖之光”已应用于20多个领域,服务用户超300家,已经完成1000余项应用课题的计算任务,平均每天完成超7000项作业任务。“无锡超算始终面向国家重大挑战性应用需求,支持国家计算流体力学实验室、中科院上海药物所、中国科技大学等多家研究机构开发出一系列高性能应用课题。”叶跃进说。

“以前许多我们做不到,甚至想都不敢想的事情,现在借助超算都可以实现。”中国船舶科学研究中心、中船奥蓝托软件公司研究员吴乘胜发出感慨。近日,借助“神威·太湖之光”异构超算平台带来的算力升级,对绕流问题进行直接数值模拟,网格量有上百倍甚至上千倍的提升,中船奥蓝托顺利完成了“船舶流体力学CFD软件”的研发。经检测,该软件计算精度与国际主流CFD软件相当。

目前,算力作为数字经济的核心生产力,已成为全球战略竞争的新焦点。以无锡超算为代表的算力基础设施建设,将有效激发数据要素创新活力,加速数字产业化和产业数字化进程,支撑经济高质量发展,推动经济社会健康持续发展。

构建超算互联网,

让算力可以自由调度

想象一下这样的画面:某台超级计算机,需要推算遥远至几百年前的气象数据;某个创新药的研发,需要计算相当复杂的分子组合。两个项目都需要高速并行,但随着用户的增加,单台超级计算机已经被占用了很多算力资源,无法满足现有的计算需求。而这两个项目又迫在眉睫,如何快速完成?

“我们正依托超级计算机和高速互联网,积极组建超算互联网,促使多台超级计算机构成一个宏大的‘超算宇宙’。”叶跃进解释说,超算互联网可通过高速网络连接分布于各地的超算中心,聚合多个超算中心的软硬件资源,同时向用户提供多样化的算力服务。

“中小企业和科研单位经费特别紧张,不可能自己建一个超算系统,织密一张‘互联网’,能让这些中小微用户快速地通过云服务、租用的方式,开展科学研究。”叶跃进表示,搭建超算互联网旨在连接多台计算机并肩“作战”。

今年7月,国家超级计算无锡中心盐城分中心正式揭牌,将打造一个设施一流、功能齐全的高性能计算服务平台。未来,盐城分中心可作为分调度超算中心的一分子,连接完成后,在无锡就可以轻松调度盐城的算力,让两台计算机共同求解一个任务。“盐城分中心以超级计算产业化为目标,重点围绕人工智能、航空航天、医疗医药等领域实现应用落地,带动上下游产业链的聚集和发展。”叶跃进说。

“在超算互联网建设中,无锡超算主要担当‘科研装置先锋’的角色,一方面提供自身算力,另一方面协调各超算中心搭建整个超算互联体系。”叶跃进透露,无锡超算正携手国内各大超算中心为国家实验室等大型研究机构提供超大算力支撑。

“党的二十大报告中提出要‘面向国家重大需求’,加快实现高水平科技自立自强,这是对我们从事国产超级计算机研究工作者的鞭策和勉励,我们要在超算互联网新领域实现科技自立自强的过程中勇闯难关,再创新高度!”甘霖表示。

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责编:戴雨扬 崔欣