中国“芯”领衔世界速度，无锡超算互联网构建更宏大“超算宇宙”

2022-10-11 11:30:03.0

 光与电的碰撞间，计算速度正升至越来越高的位置。2016年，一台国产超级计算机斩获了多项国际级大奖，让世界领略到“中国速度”，也让全球记住了它的名字：“神威·太湖之光”。如今手握计算的“超级法宝”，“神威·太湖之光”的运营方国家超级计算无锡中心正积极组建超算互联网，促使多台超级计算机构成宏大“超算宇宙”。今年7月，国家超级计算中心无锡中心盐城分中心揭牌，将打造一个设施一流、功能齐全的高性能计算服务平台。盐城分中心是搭建超算互联网的第一步，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。

全国产化研发，超快速度谱写“中国传奇”

算力之高，在于计算机实现了多核并行。如今，一台拥有少量CPU的计算机已经不能满足当下愈发复杂的计算需求。“我们这台机器一共有40960个芯片，将近1100万个核。计算机运行起来的时候，相当于同时调动了1100万个核来处理事情，这是一个非常艰巨的工作。”杨广文说。建造关键技术自主可控的国产化超级计算机，是大势所趋。

这台超级计算机到底有多快？数据来看，由全国产系统“申威26010”处理器构建的超级计算机，峰值性能超过125PetaFlops。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。超算中心主任杨广文的形容十分具体： “1分钟的计算能力，大约是全球70多亿人同时用计算器不间断计算32年。”

值得欣喜的是，数年后这个装配了国产芯的计算机“锋利如初”，持续在国家级课题上大显身手：近日，超算中心的高萍博士申请的青年科学基金项目顺利获批，项目“面向大规模二维材料体系的千万核可扩展分子动力学模拟算法研究”，利用“神威·太湖之光”的强大计算能力，以期推动材料科学领域的研究。

用好计算“法宝”，增强国家“科学话语权”

“神威·太湖之光”的荣誉榜上，不仅连续四次问鼎世界超级计算机TOP500榜单，更有基于“神威·太湖之光”系统开发的应用“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”与“非线性地震模拟”两次获得世界高性能计算应用领域最高奖——“戈登·贝尔”奖。

用最好的计算机，解决最核心的问题，得到最漂亮的结果，杨广文如此形容超算中心近200人团队的核心工作。这个计算界的“法宝”，正为越来越多的重要项目提供支撑。在清华大学、北京师范大学的接力攻关下，利用“神威·太湖之光”实现了全球3公里高分辨率地球系统数值模拟成果，不仅全面提高我国应对极端气候事件和自然灾害的减灾防灾能力，还大大增强了中国在全球温室气体减排谈判中的“科学话语权”。

庞大“超算宇宙”的终极目的，连接多台计算机并肩“作战”。正如盐城分中心的建造目的：让超级计算机产业化。“这台计算机的使用是有门槛的，像远景、商发这样的大企业，有能力自研仿真软件，我们可以在它们的基础上为软件做高性能改造，用我们的算力来‘跑’软件，提高仿真的并行规模和效率。但不少需要算力的中小科技型企业甚至不知道如何使用超算这个工具。”周捍珑说。

超级计算机的应用图谱中，有针对国家重大需求问题的“顶天”工作，也有促进应用的“立地”工作。风力、太阳能发电曾因为供电量不稳定而被视为“垃圾电”，借助超强算力实现更精准的预测后，重要性慢慢提升。“只有估算的准确度超过80%才能够使新能源所发的电并入国家电网，有效节约火力发电。”杨广文说。其实，大到燃气轮机、船舶等重大装备的研发，小到基因测序，都可以通过超算的算力完成——涉及的领域包含船舶工程、新材料新能源等20多个。

宏大“超算宇宙”，从算力支持转为算力服务

超算中心内，包括周捍珑在内的一批工程师，正在组建超算互联网原型项目——可以将其想象为“超算宇宙”的连接器。原型项目可支持未来网络带宽升级和接入更多符合条件的国家级及其他各级超算中心、资源供应商与用户单位。简单来说，能够有效调动有空档期的超算资源，让用户基于一个平台调用多个相隔数千公里的计算机。上述盐城分中心将率先验证、应用超算互联网，未来算力网将与更多超级计算机联动，构建庞大的“超算宇宙”。

算力真正“下沉”的前提是超算与企业合作的思路从“硬件端”转向“服务端”。“我们针对特定行业、特定场景开发了多款定制APP，就像一个计算公式，用户只要输入参数就可以基于超算强大算力完成工业仿真。”周捍珑说。盐城分中心试水成功之后，超算互联网将联动来自北京、广东等多地的超级计算机，为制造业升级转型提供重大利好。