近日從位于天津?yàn)I海新區(qū)旗下開發(fā)區(qū)的國家超級計(jì)算天津中心傳來消息，我國自主研發(fā)的新一代百億億次超級計(jì)算機(jī)——“天河三號”E級原型機(jī)完成研制部署，并順利通過分項(xiàng)驗(yàn)收。該原型機(jī)系統(tǒng)采用了三種國產(chǎn)自主高性能計(jì)算和通信芯片。在此基礎(chǔ)上，“天河三號”超級計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)于2020年研制成功。

持續(xù)攻堅(jiān) 再攀新高峰

“超級計(jì)算機(jī)已成為一個(gè)國家信息技術(shù)創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)，國家綜合國力提升的強(qiáng)大支撐，以及快速發(fā)展高端信息技術(shù)的牛鼻子?！眹页売?jì)算天津中心主任劉光明表示。

百億億次超級計(jì)算機(jī)也就是E級超級計(jì)算機(jī)。當(dāng)前，新一代百億億次超級計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃是國際上高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競爭的制高點(diǎn)。美國和日本均已提出E級超級計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃，擬在2020年或之后完成研制。

我國超算問鼎世界桂冠是從部署在國家超級計(jì)算天津中心的“天河一號”起步。一路走來，先后有“天河二號”和“神威·太湖之光”等傳承和發(fā)展。面對超算發(fā)展新趨勢，2016年，科技部結(jié)合“十三五”發(fā)展規(guī)劃，通過國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持，開始分兩期啟動(dòng)我國E級計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃。第一期主要為“E級計(jì)算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)”研究，安排了三個(gè)E級原型樣機(jī)的研制，第二期為具體研制E級計(jì)算機(jī)。

國防科技大學(xué)和國家超級計(jì)算天津中心等團(tuán)隊(duì)合作承擔(dān)了“天河三號E級原型機(jī)系統(tǒng)”研制項(xiàng)目。經(jīng)過兩年多的持續(xù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和突破，原型系統(tǒng)研制成功，并在國家超級計(jì)算天津中心部署完成，7月22日順利通過科技部高技術(shù)中心組織的分項(xiàng)課題驗(yàn)收，隨后將逐步進(jìn)入開放應(yīng)用階段。

創(chuàng)新為先 實(shí)現(xiàn)自主可控

相比上一代超級計(jì)算機(jī)，“天河三號”是一個(gè)劃時(shí)代的先進(jìn)技術(shù)作品。它實(shí)現(xiàn)了豐富的技術(shù)創(chuàng)新，這在原型機(jī)上已經(jīng)得到淋漓盡致的體現(xiàn)。

“幾十年的積累和不斷的技術(shù)創(chuàng)新，在‘天河超級計(jì)算機(jī)核心關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了整體自主可控?！眲⒐饷髡f，在“天河三號E級原型機(jī)系統(tǒng)”項(xiàng)目實(shí)施中，團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)了三款芯片：“邁創(chuàng)”眾核處理器（Matrix-2000+），高速互連控制器，互連接口控制器；設(shè)計(jì)了四類計(jì)算、存儲(chǔ)和服務(wù)結(jié)點(diǎn)，十余種印制電路板；設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了新型的計(jì)算處理、高速互連、并行存儲(chǔ)、服務(wù)處理、監(jiān)控診斷、基礎(chǔ)架構(gòu)等硬件分系統(tǒng)，以及系統(tǒng)操作、并行開發(fā)、應(yīng)用支撐和綜合管理等軟件分系統(tǒng)。

依托于全面技術(shù)創(chuàng)新，“天河三號E級原型機(jī)系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了可適應(yīng)科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理多應(yīng)用需求的柔性體系結(jié)構(gòu)，突破了計(jì)算訪存通信三方平衡的高性能計(jì)算結(jié)點(diǎn)技術(shù)，可支持十萬結(jié)點(diǎn)規(guī)模的高速互連和光電混合高速信號傳輸技術(shù)，高效靶向散熱冷卻技術(shù)，用戶透明的高性能計(jì)算環(huán)境軟件支撐等技術(shù)。

在原型機(jī)上關(guān)鍵技術(shù)的突破，支撐了“天河三號”百億億次整機(jī)系統(tǒng)研制全面計(jì)算、訪存、通信性能平衡的設(shè)計(jì)方案。未來，“天河三號”將對已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的計(jì)算、互連通信核心芯片再進(jìn)行全面升級，進(jìn)一步完善可支持艾字節(jié)（EB）級海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的層次式存儲(chǔ)系統(tǒng)，優(yōu)化適用高性能計(jì)算和高效大數(shù)據(jù)處理的柔性體系結(jié)構(gòu)。利用2到3年的時(shí)間，預(yù)計(jì)在2020年左右，打造出全自主的具有國際領(lǐng)先水平的新一代“天河三號”E級超級計(jì)算機(jī)。屆時(shí)，其運(yùn)算能力將比“天河一號”提高200倍，實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

應(yīng)用驅(qū)動(dòng) 諸多領(lǐng)域發(fā)展

在劉光明看來，性能卓越的國產(chǎn)新一代超算“既好看又中用”。它將有助于解決我國高性能計(jì)算能力問題，為解決我國國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)研究等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問題提供不可替代的重要技術(shù)手段。同時(shí)可直接提高科研院所的科技創(chuàng)新能力，提升企業(yè)核心競爭力。

“國家超級計(jì)算天津中心是國際上首個(gè)依靠高技術(shù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)收支平衡的超算中心?！眹页売?jì)算天津中心應(yīng)用研發(fā)部部長孟祥飛介紹，中心使用的“天河一號”已經(jīng)是世界上獲得最廣泛應(yīng)用的超級計(jì)算機(jī)，每天運(yùn)行的計(jì)算任務(wù)超過1400個(gè)，用戶涵蓋油氣勘探、高端裝備制造、藥物研發(fā)、霧霾預(yù)警預(yù)報(bào)等領(lǐng)域的重點(diǎn)科研、企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)近1600家。

“天河一號”累計(jì)支持國家科技重大專項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等重大項(xiàng)目超過1300項(xiàng)，涉及經(jīng)費(fèi)超過20億元，取得國家級、省部級等重要獎(jiǎng)勵(lì)成果及出版成果超過2000項(xiàng)。通過先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、先進(jìn)工藝優(yōu)化、先進(jìn)材料研發(fā)等，為企業(yè)年均新增經(jīng)濟(jì)效益超過30億元。

孟祥飛說，未來，國家超級計(jì)算天津中心將依托“天河三號”，構(gòu)建超級計(jì)算與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能深度融合的高性能計(jì)算服務(wù)平臺，將在長效高分辨率氣候氣象預(yù)報(bào)、大規(guī)模航空航天數(shù)值風(fēng)洞、地震地質(zhì)研究和油氣能源勘探、腦科學(xué)與基因工程等一系列超大規(guī)模計(jì)算與模擬，以及涉及國計(jì)民生、信息安全的政務(wù)數(shù)據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、基因健康等大數(shù)據(jù)分析處理領(lǐng)域，發(fā)揮支撐和平臺作用。

該中心還將進(jìn)一步引領(lǐng)天津智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，以“京津冀大數(shù)據(jù)協(xié)同處理中心”等為載體，對接雄安新區(qū)，全面服務(wù)京津冀協(xié)同創(chuàng)新，成為京津冀區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展的重要引擎。

延伸閱讀

5月17日在天津舉行的第二屆世界智能大會(huì)上，國家超級計(jì)算天津中心對外展示了我國新一代百億億次超級計(jì)算機(jī)“天河三號”原型機(jī)，這也是該原型機(jī)首次正式對外亮相。

記者在現(xiàn)場看到，“天河三號”型機(jī)由三組機(jī)柜組成，每組機(jī)柜高2米左右，通身黑色，機(jī)身上嵌有藍(lán)綠兩條醒目的彩條，在彩條中間，“天河”兩個(gè)字異常醒目。

“‘天河三號原型機(jī)采用全自主創(chuàng)新，自主飛騰CPU，自主天河高速互聯(lián)通信，自主麒麟操作系統(tǒng)，其綜合運(yùn)算能力與‘天河一號相當(dāng)?！眹页売?jì)算天津中心應(yīng)用研發(fā)部副部長夏梓峻介紹說。

2010年，中國首臺千萬億次超級計(jì)算機(jī)“天河一號”落戶國家超級計(jì)算天津中心，面向國內(nèi)外提供超級計(jì)算服務(wù)。

“‘天河一號的運(yùn)算能力已經(jīng)飽和，而‘天河三號的運(yùn)算能力是‘天河一號的200倍。就目前的進(jìn)展情況來看，‘天河三號有望在2020年研制成功?！碧旖虺阒行挠嘘P(guān)負(fù)責(zé)人說。

這位負(fù)責(zé)人表示，未來，超算中心將依托“天河一號”和研制中的“天河三號”百億億次超級平臺，打造超級計(jì)算、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)五大融合平臺，為國家科技創(chuàng)新服務(wù)，為新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。

據(jù)了解，百億億次超級計(jì)算機(jī)也稱“E級超算”，被全世界公認(rèn)為“超級計(jì)算機(jī)界的下一頂皇冠”，它將在解決人類共同面臨的能源危機(jī)、污染和氣候變化等重大問題上發(fā)揮巨大作用。