歷軍

“超級(jí)計(jì)算”，一個(gè)高深的名詞，隨著最近10年來(lái)中國(guó)超算行業(yè)逐漸進(jìn)入國(guó)際領(lǐng)先地位而被頻繁提起，并逐漸走入大眾視野。在行業(yè)內(nèi)外，不同的聲音也隨之出現(xiàn)，如超算行業(yè)巨大的投入與中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所處的階段并不匹配，以及中國(guó)超算行業(yè)只會(huì)堆積硬件等問(wèn)題。因此，客觀地評(píng)價(jià)中國(guó)超算行業(yè)對(duì)于國(guó)家科技發(fā)展、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和提升公共民生福利的地位和重要作用，將對(duì)中國(guó)超算行業(yè)的決策和后續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的政策基礎(chǔ)和實(shí)踐參考。

1 超級(jí)計(jì)算機(jī)的戰(zhàn)略意義

高性能計(jì)算，又稱超級(jí)計(jì)算，是計(jì)算機(jī)科學(xué)重要的前沿性分支，從電子計(jì)算機(jī)誕生之日起，計(jì)算能力的提升就是信息產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員追求的核心目標(biāo)之一。它不僅是一個(gè)國(guó)家綜合科研水平的重要標(biāo)志，也是綜合支撐國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展等可持續(xù)發(fā)展的不可替代的信息技術(shù)手段。

1.1 推動(dòng)國(guó)家科技創(chuàng)新能力的跨越式發(fā)展

我國(guó)《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》（國(guó)發(fā)〔2016〕43號(hào)）明確提出“發(fā)展先進(jìn)計(jì)算技術(shù)，重點(diǎn)加強(qiáng) E級(jí)（百億億次級(jí)）計(jì)算、云計(jì)算、量子計(jì)算、人本計(jì)算、異構(gòu)計(jì)算、智能計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”。

高性能計(jì)算已經(jīng)成為解決國(guó)家發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)性問(wèn)題和科技創(chuàng)新的必備工具，如能源短缺、環(huán)境污染、全球氣候變化等可持續(xù)發(fā)展的困難；支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，如大飛機(jī)、高速列車及汽車的設(shè)計(jì)在各個(gè)階段均需要高性能計(jì)算支撐，有助于提高產(chǎn)品性能、縮短研發(fā)周期、降低設(shè)計(jì)成本；在生命科學(xué)方面，新藥研究、精準(zhǔn)醫(yī)療正在改變著人們的醫(yī)療模式；計(jì)算材料學(xué)已經(jīng)成為發(fā)現(xiàn)新功能材料，提高材料性能的重要手段。

1.2 以超算平臺(tái)為支撐的先進(jìn)計(jì)算技術(shù)推動(dòng)各學(xué)科交叉融合和發(fā)展

習(xí)近平總書記在2018年5月28日的兩院院士大會(huì)上指出，“以信息化、智能化為杠桿培育新動(dòng)能。要突出先導(dǎo)性和支柱性，優(yōu)先培育和大力發(fā)展一批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)體系新支柱。要推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能同實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合”。

當(dāng)前，計(jì)算科學(xué)領(lǐng)域則正在從第三范式（傳統(tǒng)的計(jì)算模擬與數(shù)字仿真）走向第四范式（基于大數(shù)據(jù)相關(guān)性分析的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究），高度依賴于高性能計(jì)算與科學(xué)大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)之間的深度融合。近年來(lái)，人工智能的突破正是建立在超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力突飛猛進(jìn)的發(fā)展和深度學(xué)習(xí)算法的成功結(jié)合。發(fā)展以超級(jí)計(jì)算機(jī)為支撐平臺(tái)的先進(jìn)計(jì)算系統(tǒng)，將進(jìn)一步推動(dòng)高性能計(jì)算、智能計(jì)算和大數(shù)據(jù)的深度融合與創(chuàng)新發(fā)展。

1.3 推動(dòng)完善戰(zhàn)略性國(guó)家基礎(chǔ)信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)

信息和計(jì)算能力已經(jīng)被視作現(xiàn)代社會(huì)的重要戰(zhàn)略資源，以承載超級(jí)計(jì)算能力和海量信息的超算中心為代表的大型信息化基礎(chǔ)設(shè)施也日益呈現(xiàn)出其作為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施的重要性。超算中心具有鮮明的公共性、動(dòng)態(tài)性、自治性和開放性等基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)的特征，因此超算中心是一個(gè)資源匯聚、技術(shù)創(chuàng)新和人員交流的支撐平臺(tái)，可以提升區(qū)域科研水平，增強(qiáng)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

1.4 廣泛服務(wù)于國(guó)家公共民生行業(yè)，提升社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和幸福指數(shù)

科學(xué)研究、能源行業(yè)、氣候氣象、生物醫(yī)藥和工業(yè)制造等國(guó)家重要的公共民生行業(yè)都是超算行業(yè)傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，隨著數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的快速發(fā)展，大幅提高了預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率和時(shí)效性，對(duì)于農(nóng)業(yè)、水利、海洋開發(fā)、航空、交通和環(huán)境保護(hù)等各相關(guān)行業(yè)提供了重要的社會(huì)公共產(chǎn)品，極大地增加了整個(gè)社會(huì)的福利。

2 國(guó)際超算行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

自從上一個(gè)10年，國(guó)際超級(jí)計(jì)算能力達(dá)到P級(jí)計(jì)算（1 PFlops，千萬(wàn)億次計(jì)算，每秒鐘可執(zhí)行1015次雙精度浮點(diǎn)計(jì)算）之后，各國(guó)已經(jīng)開始瞄準(zhǔn)下一個(gè)性能目標(biāo)——E級(jí)計(jì)算（1 EFlops，百億億次計(jì)算，每秒鐘可執(zhí)行1018次雙精度浮點(diǎn)計(jì)算）。

美國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)超算產(chǎn)業(yè)的大力支持，使得美國(guó)在系統(tǒng)研制、計(jì)算應(yīng)用、超算服務(wù)及其人員結(jié)構(gòu)等方面保持了國(guó)際領(lǐng)先的地位。為最大化推動(dòng)超算產(chǎn)業(yè)為經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力和科學(xué)發(fā)現(xiàn)帶來(lái)的效益，2015年美國(guó)奧巴馬政府以“國(guó)家戰(zhàn)略計(jì)算推進(jìn)計(jì)劃”（NSCI）總統(tǒng)行政命令的方式，完全由政府方面主導(dǎo)，旨在規(guī)劃出一個(gè)長(zhǎng)期的、多機(jī)構(gòu)參與的戰(zhàn)略遠(yuǎn)景，制定聯(lián)邦政府投資戰(zhàn)略，并與工業(yè)界及學(xué)術(shù)界協(xié)同執(zhí)行。

歐盟也十分重視發(fā)展超級(jí)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，重點(diǎn)側(cè)重于軟件、應(yīng)用和算法的研究。為此，歐盟曾規(guī)劃了若干個(gè)發(fā)展計(jì)劃。例如，德國(guó)的E級(jí)創(chuàng)新中心（EIC）計(jì)劃；西班牙巴塞羅那超級(jí)計(jì)算中心啟動(dòng)了E級(jí)“EU Mont-Blanc計(jì)劃”；法國(guó)BULL公司的“SEQUANA”計(jì)劃等。歐盟 2013年啟動(dòng)“Horizon 2020”（地平線 2020）計(jì)劃，其中的探索基金項(xiàng)目“面向百億億次的高性能計(jì)算”將在 2014—2020年投入7億歐元開展研究。

日本文部省2014年6月宣布啟動(dòng)E級(jí)計(jì)劃，名為“post-K”，用于國(guó)家高性能計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施（HPCI）。初步預(yù)計(jì)的投資額為13億美元，2021年完成研制。日本強(qiáng)調(diào)以社會(huì)問(wèn)題為導(dǎo)向，發(fā)展科學(xué)計(jì)算對(duì)解決社會(huì)問(wèn)題的貢獻(xiàn)，以及科學(xué)計(jì)算與研究領(lǐng)域融合實(shí)現(xiàn)新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，將針對(duì)藥物發(fā)現(xiàn)與醫(yī)療保健、一般災(zāi)害預(yù)防、能源環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等4個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。

俄羅斯近幾年也加強(qiáng)了超級(jí)計(jì)算機(jī)的研發(fā)，其聯(lián)邦原子能署于2011年9月批準(zhǔn)了《2012—2020年百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的高性能計(jì)算技術(shù)構(gòu)想》，撥款450億盧布，計(jì)劃到2020年達(dá)到百億億次運(yùn)算能力。

3 中國(guó)超算業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

近10年來(lái)，在國(guó)家“863”等多個(gè)國(guó)家科技計(jì)劃的持續(xù)支持下，我國(guó)在超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足發(fā)展。從技術(shù)上看，以“天河”“神威”“曙光”等為代表的超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能在 TOP500排行榜中長(zhǎng)期處于世界領(lǐng)先位置，一共獲得過(guò)11次TOP500榜單的第1名，占全部次數(shù)的55%。

中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)制造廠商重要的里程碑式的事件有：2004年和2008年，曙光公司分別研制成功“曙光 4000”十萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)與“曙光 5000”百萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)分別進(jìn)入TOP500排名前10位；2009年，國(guó)防科技大學(xué)研制成功“天河一號(hào)”千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)，使我國(guó)成為繼美國(guó)之后世界上第2個(gè)研制成功千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)的國(guó)家；2010年6月，曙光公司研制成功“星云”千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)，性能列世界TOP500第2位；2010年11月，升級(jí)后的“天河-1A”系統(tǒng)創(chuàng)造了超級(jí)計(jì)算機(jī)全球排名第一的最好成績(jī)；2010年底，“神威·藍(lán)光”成為第1個(gè)全部采用國(guó)產(chǎn) CPU實(shí)現(xiàn)的千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)；2013年6月開始，“天河二號(hào)”連續(xù)6次位居TOP500第1名；2016年底第1次由全國(guó)產(chǎn)CPU的“神威·太湖之光”取代第1的位置。

習(xí)近平總書記在2018年5月28日的兩院院士大會(huì)上指出，“我們著力推進(jìn)面向國(guó)家重大需求的戰(zhàn)略高技術(shù)研究，超級(jí)計(jì)算機(jī)連續(xù)10次蟬聯(lián)世界之冠，采用國(guó)產(chǎn)芯片的‘神威·太湖之光’獲得高性能計(jì)算應(yīng)用最高獎(jiǎng)‘戈登·貝爾’獎(jiǎng)”。

可喜的是，中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)不但進(jìn)入技術(shù)領(lǐng)先的前列，而且在市場(chǎng)占有率上也在一步一個(gè)腳印地扎實(shí)提高。TOP500榜單上，來(lái)自中國(guó)超算的制造廠商已經(jīng)從4年前的7.4%的份額，逐漸增長(zhǎng)為接近50%，在市場(chǎng)份額上也逐漸和美國(guó)并駕齊驅(qū)。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，“曙光”系列高性能計(jì)算機(jī)已經(jīng)連續(xù)9年在中國(guó)TOP100排行榜中占據(jù)最大市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)平臺(tái)的市場(chǎng)份額在2013年也首次超越了國(guó)外平臺(tái)；2018年國(guó)產(chǎn)平臺(tái)更是占據(jù)了全部榜單，最低性能全部超過(guò)1 PLOPS的計(jì)算能力。

曙光公司的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)表明，中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的關(guān)鍵在于：核心技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過(guò)程中，一定要以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合。中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)需要把已經(jīng)突破的關(guān)鍵技術(shù)下移到中、小規(guī)模系統(tǒng)，這不但可以擴(kuò)大中國(guó)超算市場(chǎng)的參與度和衍生產(chǎn)品的收益，而且能夠輻射到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，從而形成高性能-價(jià)格比、具備很強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的通用批量產(chǎn)品。國(guó)家科研項(xiàng)目如何與企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)相協(xié)調(diào)、相統(tǒng)一，將是決定我國(guó)超級(jí)計(jì)算技術(shù)今后發(fā)展方向的一個(gè)重要因素。

3.2 現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)超算行業(yè)應(yīng)用水平

超級(jí)計(jì)算能力只有實(shí)際應(yīng)用于國(guó)家安全與發(fā)展的重大行業(yè)，切實(shí)推動(dòng)科技創(chuàng)新，提升工程設(shè)計(jì)和科學(xué)認(rèn)識(shí)水平，才能實(shí)現(xiàn)其核心的價(jià)值。中國(guó)超算已經(jīng)走過(guò)了以政府主導(dǎo)的機(jī)器研制帶動(dòng)應(yīng)用發(fā)展的階段，正在進(jìn)入以應(yīng)用需求引領(lǐng)系統(tǒng)研制的理性階段。

在國(guó)家“863”計(jì)劃相關(guān)重大項(xiàng)目的支持下，我國(guó)先后重點(diǎn)支持了物理化學(xué)、天文、氣候氣象、生物醫(yī)藥、新能源、流體仿真、大飛機(jī)、石油勘探地震成像等領(lǐng)域的超級(jí)計(jì)算應(yīng)用，推動(dòng)并研制出一批自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重大行業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，應(yīng)用上也形成了若干千萬(wàn)級(jí)以上的處理器核進(jìn)行并行計(jì)算模擬的應(yīng)用實(shí)例，取得了一批重要成果，已經(jīng)初步示范了能力型應(yīng)用。

國(guó)家超級(jí)計(jì)算服務(wù)環(huán)境是在國(guó)家重大科研專項(xiàng)持續(xù)性支持下，聚合了國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的高性能計(jì)算資源和豐富的應(yīng)用軟件資源，通過(guò)資源共享面向全國(guó)眾多領(lǐng)域的用戶提供了高性能計(jì)算與數(shù)據(jù)處理服務(wù)，支持了千余項(xiàng)國(guó)家各類科技計(jì)算和重要工程項(xiàng)目研究工作，初步形成了基礎(chǔ)設(shè)施形態(tài)，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中不可或缺的組成部分。中國(guó)國(guó)家網(wǎng)格目前已經(jīng)接入6個(gè)國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心：無(wú)錫中心、天津中心、濟(jì)南中心、深圳中心、長(zhǎng)沙中心和廣州中心。除此之外，各行業(yè)、各高校也趨向于統(tǒng)一建設(shè)高水平的超算中心，面向用戶提供集約化的超算服務(wù)。而且還有獨(dú)立運(yùn)行的上海超級(jí)計(jì)算中心等一系列商業(yè)化超算服務(wù)建立起來(lái)。

我國(guó)在建設(shè)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)，積極應(yīng)對(duì)資源短缺、城市化進(jìn)程等過(guò)程中出現(xiàn)了許多新情況和新挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)超算行業(yè)也在積極探索新型的超算類型以應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、信息服務(wù)等應(yīng)用類別占據(jù)了近年來(lái) TOP100排行榜接近 50%的份額。曙光公司面向產(chǎn)業(yè)和用戶的需求，在智慧城市應(yīng)用服務(wù)工作中積極應(yīng)用和推廣自己掌握的超級(jí)計(jì)算技術(shù)，為信息安全、公共安全、城市管理探索了一條新的道路，這也充分證明了超算產(chǎn)業(yè)能夠發(fā)揮科技進(jìn)步對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐作用。

4 我國(guó)超算行業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

當(dāng)前中國(guó)正在面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、建設(shè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的全面小康社會(huì)的關(guān)鍵階段，作科技創(chuàng)新核心競(jìng)爭(zhēng)力之一的超算行業(yè)正面臨著一個(gè)全面發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇。

《中國(guó)科學(xué)院“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確提出，“重點(diǎn)圍繞基礎(chǔ)前沿交叉、先進(jìn)材料、能源、生命與健康、海洋、資源生態(tài)環(huán)境、信息、光電空間等8個(gè)重大創(chuàng)新領(lǐng)域和有關(guān)重點(diǎn)方向，及國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)與計(jì)算平臺(tái)等兩類公共支撐平臺(tái)，進(jìn)行我院未來(lái)科技布局”。

在行業(yè)重大機(jī)遇的面前，中國(guó)超算行業(yè)也同樣面臨著重大挑戰(zhàn)，“機(jī)會(huì)總是留給有準(zhǔn)備的人”。

4.1 核心技術(shù)一定程度上還依賴國(guó)外

中國(guó)超算制造水平已經(jīng)進(jìn)入世界領(lǐng)先地位，但受限于信息產(chǎn)業(yè)的整體水平，使得中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)突破的面不夠?qū)?，自主技術(shù)發(fā)展還較為緩慢。中國(guó)商用超算系統(tǒng)絕大部分采用國(guó)外廠商的芯片、系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等，自主技術(shù)的超級(jí)計(jì)算機(jī)相對(duì)較少。

習(xí)近平總書記在2018年4月20日的全國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作會(huì)議上指出，“核心技術(shù)是國(guó)之重器。要下定決心、保持恒心、找準(zhǔn)重心，加速推動(dòng)信息領(lǐng)域核心技術(shù)突破”。國(guó)產(chǎn)芯片是中國(guó)信息技術(shù)（IT）產(chǎn)業(yè)的基石，是超級(jí)計(jì)算的核心技術(shù)?；环€(wěn)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展再絢爛都有隨時(shí)傾覆可能。

與國(guó)外廠商的產(chǎn)品相比，國(guó)內(nèi)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)研制的核心技術(shù)往往在若干單點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行突破，距離形成系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化生態(tài)環(huán)境差距巨大。例如，處理器的制造工藝落后1—2代，處理器的主頻和單核性能較低；國(guó)產(chǎn)處理器的軟硬件生態(tài)環(huán)境尚未完全建立，應(yīng)用適配程度較低等。

4.2 超算應(yīng)用軟件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、高水平應(yīng)用人才培養(yǎng)和隊(duì)伍建設(shè)亟待加強(qiáng)

由于我國(guó)超算行業(yè)剛剛進(jìn)入快速發(fā)展的階段，超算應(yīng)用的生態(tài)環(huán)境尚未建立起來(lái)，高水平超算應(yīng)用和人才隊(duì)伍積累明顯不足，主要體現(xiàn)在超算軟件應(yīng)用領(lǐng)域較窄，自主研發(fā)的并行應(yīng)用軟件不夠豐富，各層次超算人才的培養(yǎng)有待加強(qiáng)。

中國(guó)超算行業(yè)中，很多重要應(yīng)用還需要采購(gòu)國(guó)外昂貴的商業(yè)軟件。一些國(guó)家重大行業(yè)應(yīng)用單位通過(guò)經(jīng)驗(yàn)累積和摸索，研發(fā)了部分應(yīng)用軟件系統(tǒng)，但多數(shù)停留于自研自用；由于缺少相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化工作，比如行業(yè)內(nèi)認(rèn)可的第三方驗(yàn)證和確認(rèn)，商業(yè)推廣應(yīng)用能力不足，較難被行業(yè)更多用戶認(rèn)可。在傳統(tǒng)超算應(yīng)用行業(yè)之外，從業(yè)人員的思路限制及過(guò)高的入門門檻，使得規(guī)模化并行應(yīng)用并不廣泛，往往以跟隨國(guó)外成熟軟件的應(yīng)用為主，缺乏應(yīng)用創(chuàng)新性的動(dòng)力。

現(xiàn)有的國(guó)家項(xiàng)目的組織機(jī)制和管理方法以中短期的項(xiàng)目資助模式為主，強(qiáng)調(diào)單點(diǎn)應(yīng)用或技術(shù)的突破，而缺乏全局生態(tài)環(huán)境的頂層設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化持續(xù)造血能力，從而導(dǎo)致項(xiàng)目結(jié)束之后，面臨超算應(yīng)用的后續(xù)迭代投入和產(chǎn)業(yè)化推廣的困境。項(xiàng)目管理的方式也不能很好地適應(yīng)超算軟件的應(yīng)用需求牽引、多學(xué)科交叉和協(xié)同創(chuàng)新的現(xiàn)實(shí)情況，因此急需新的組織管理和體制機(jī)制的創(chuàng)新。

4.3 超算基礎(chǔ)設(shè)施的投入產(chǎn)出比需提升，進(jìn)一步發(fā)揮對(duì)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)的作用

近10年以來(lái)，在國(guó)家科技計(jì)劃的大力支持下，國(guó)內(nèi)超算環(huán)境的建設(shè)堅(jiān)持公共性服務(wù)平臺(tái)的屬性取得了階段性的豐碩成果，減少了由地方、行業(yè)或者企業(yè)自建超算中心而造成的資源重復(fù)投入的弊端。但公共性的超算中心往往在應(yīng)用軟件的開發(fā)能力和商業(yè)化運(yùn)營(yíng)上略有不足，運(yùn)維費(fèi)用和基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)依賴于外部政策性投入，因此往往給社會(huì)民眾造成偏基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維、投入大產(chǎn)出少的印象。

未來(lái)，國(guó)內(nèi)超算中心要尋求可持續(xù)性發(fā)展，可在服務(wù)于國(guó)家、地方重大應(yīng)用需求外，與用戶合作加強(qiáng)基礎(chǔ)應(yīng)用軟件的開發(fā)能力，并且跨出地方性服務(wù)范疇，將相關(guān)應(yīng)用的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)、成果與行業(yè)、產(chǎn)業(yè)界橫向輻射和聯(lián)結(jié)，充分發(fā)揮超算中心對(duì)彌補(bǔ)產(chǎn)業(yè)軟性短板、支撐產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用。

5 我國(guó)超算行業(yè)的破冰之道

超算行業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)需要長(zhǎng)期投入和積累，它不是單一領(lǐng)域技術(shù)爆發(fā)，而是需要全方位科技進(jìn)步為依托。我國(guó)應(yīng)該抓住未來(lái)E級(jí)計(jì)算的契機(jī)，在戰(zhàn)略層面上做好頂層規(guī)劃，建立中國(guó)超算完整的生態(tài)環(huán)境。

5.1 超算行業(yè)發(fā)展需要國(guó)家戰(zhàn)略統(tǒng)攬，構(gòu)建完整的生態(tài)環(huán)境

超算產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)復(fù)雜、研制周期長(zhǎng)、投資巨大、參與部門多、輻射面廣，無(wú)論是單一依靠政府項(xiàng)目投資引導(dǎo)，還是完全交給市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)性行為都是不現(xiàn)實(shí)的。超算行業(yè)必須在國(guó)家層面予以戰(zhàn)略統(tǒng)籌，建立超算行業(yè)的組織機(jī)制和體制的創(chuàng)新，由政府主導(dǎo)制定出科學(xué)分析的、長(zhǎng)期投資的、多部門合作的中長(zhǎng)期遠(yuǎn)景規(guī)劃，扎實(shí)推進(jìn)百億億次及以上量級(jí)的超級(jí)計(jì)算研究、開發(fā)與部署應(yīng)用。

我國(guó)超算行業(yè)不應(yīng)該僅滿足于維持超算系統(tǒng)的建造技術(shù)領(lǐng)先地位，還應(yīng)努力構(gòu)建一個(gè)涵蓋系統(tǒng)硬件（尤其是高端芯片和其他核心器件）、系統(tǒng)軟件、開發(fā)工具、應(yīng)用軟件甚至包括人才隊(duì)伍的超算生態(tài)環(huán)境。同時(shí)，中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)需要借鑒全球的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，既要堅(jiān)持擁有獨(dú)立自主的技術(shù)儲(chǔ)備，也要主動(dòng)和國(guó)際主流技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行接軌，以最大化善用前人豐富的技術(shù)積累。為了加快中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，對(duì)于嚴(yán)重缺失的技術(shù)短板也應(yīng)該采用“引進(jìn)—消化—吸收—?jiǎng)?chuàng)新”的方式。這樣才能保證在最短時(shí)間內(nèi)彌齊產(chǎn)業(yè)鏈，從而確保中國(guó)超算行業(yè)中硬件和軟件能夠平衡地長(zhǎng)效可持續(xù)發(fā)展，切實(shí)起到引領(lǐng)科技進(jìn)步和帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心作用。

5.2 以應(yīng)用需求為主線，以超算產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，加強(qiáng)超算產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的建設(shè)

我國(guó)科技人員發(fā)揮自主創(chuàng)新的精神，不盲目跟隨國(guó)外技術(shù)，而是立足中國(guó)的戰(zhàn)略需求，敢為天下先，這是我國(guó)超算技術(shù)取得跨越式發(fā)展的一個(gè)重要原因。當(dāng)前，我國(guó)正在推進(jìn)國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)，積極探索，大膽嘗試，堅(jiān)持腳踏實(shí)地與志存高遠(yuǎn)相結(jié)合，既著眼當(dāng)前、解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的瓶頸制約，又放眼未來(lái)、超前部署搶占未來(lái)制高點(diǎn)的重點(diǎn)領(lǐng)域，這對(duì)我國(guó)超級(jí)計(jì)算技術(shù)今后的進(jìn)一步發(fā)展是尤為關(guān)鍵的。

中國(guó)超算企業(yè)應(yīng)該充分發(fā)揮深刻理解市場(chǎng)需求的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)和用戶迫切需求進(jìn)行技術(shù)研發(fā)布局，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，發(fā)展與應(yīng)用安全可控的核心技術(shù)；對(duì)自身的高端技術(shù)進(jìn)行技術(shù)下移，堅(jiān)持設(shè)計(jì)與開發(fā)一流品質(zhì)的產(chǎn)品，肩負(fù)起超算產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)推廣和產(chǎn)業(yè)輻射的重任。

企業(yè)借助自身市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行廣泛地科研創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化合作，支持用戶將高端技術(shù)“走出去，用起來(lái)”。在中國(guó)科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，曙光公司牽頭成立了“中科院先進(jìn)計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化聯(lián)盟”并擔(dān)任理事長(zhǎng)單位，在中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈“兩鏈嫁接”中走在行動(dòng)的前列。

2018年，在國(guó)家發(fā)改委的指導(dǎo)下，曙光公司又聯(lián)合多家上下游企業(yè)、科研院所、知名高校牽頭成立了“國(guó)家先進(jìn)計(jì)算產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心”，建立了以企業(yè)為主體、資本為紐帶、國(guó)家重大需求為牽引、技術(shù)與資本深度融合、平臺(tái)與成果開放共享的高效運(yùn)行機(jī)制，在多方協(xié)同建設(shè)“產(chǎn)學(xué)研用”生態(tài)、體制機(jī)制創(chuàng)新方面做了有益的探索。

5.3 關(guān)注超算產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，加強(qiáng)超算應(yīng)用輻射能力的建設(shè)

在超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好的趨勢(shì)下，我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，如何利用好已有的歷史積累促進(jìn)中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展還任重而道遠(yuǎn)。

在新的超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史時(shí)期，我們應(yīng)該鼓勵(lì)超算中心根據(jù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)和合作單位的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，把現(xiàn)有的超算中心建設(shè)成為各具特色的、聚焦于不同學(xué)科領(lǐng)域的合作交流平臺(tái)、人才培養(yǎng)平臺(tái)和應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)，緊跟技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，縮短創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化鏈條，形成科技創(chuàng)新帶動(dòng)的產(chǎn)業(yè)化集群中心，更多地服務(wù)于區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)和社會(huì)民生服務(wù)。

超算產(chǎn)業(yè)必須以人為本，建立以前沿交叉技術(shù)為核心的人才隊(duì)伍，現(xiàn)階段來(lái)看，我國(guó)超算產(chǎn)業(yè)的人才隊(duì)伍明顯不足。國(guó)家應(yīng)該鼓勵(lì)高校和企業(yè)合作，需要積極拓展多種形式的學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界人才培養(yǎng)的模式，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外人才交流合作，推進(jìn)中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用技術(shù)和科技創(chuàng)新的輻射能力。

6 中國(guó)超算業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)展望

目前，各國(guó)普遍預(yù)計(jì)到 2020—2021年，E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)將登上歷史舞臺(tái)，因此E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)是當(dāng)前世界各國(guó)競(jìng)相角逐的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。從P級(jí)計(jì)算到E級(jí)計(jì)算不簡(jiǎn)單地是一個(gè)性能指標(biāo)上的提升，E級(jí)計(jì)算在能耗、性能、可擴(kuò)展性、可靠性、生態(tài)環(huán)境、應(yīng)用編程、應(yīng)用效率與適應(yīng)性、多領(lǐng)域應(yīng)用融合等諸多方面面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。我國(guó)的“神威”“天河”和“曙光”已經(jīng)研制成功了3臺(tái)E級(jí)原型機(jī)，驗(yàn)證了部分 E級(jí)超算的核心技術(shù)路線，達(dá)到了世界超算技術(shù)前列。

在中國(guó)科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，曙光公司已經(jīng)研制成功與現(xiàn)有主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)環(huán)境完全兼容的、性能全球領(lǐng)先的超級(jí)計(jì)算機(jī)，尤其采用了全新的相變液冷技術(shù)，基本達(dá)到現(xiàn)有硅基芯片制冷的極限散熱能力。在中國(guó)科學(xué)院相關(guān)單位的支持下，初步建立了完整的生態(tài)環(huán)境，有希望探索出一條新的超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。

在后 E級(jí)時(shí)代，半導(dǎo)體工藝已逐步逼近其物理極限，傳統(tǒng)馮·諾依曼架構(gòu)的瓶頸日益凸顯。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)、類腦計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、光計(jì)算機(jī)等新型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)開始研發(fā)。不過(guò)在短期內(nèi)，基于硅基半導(dǎo)體工藝的傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算技術(shù)仍然是主流，但長(zhǎng)期來(lái)看，這些新技術(shù)具有很好的發(fā)展前景。

超級(jí)計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是科學(xué)研究，如氣象預(yù)測(cè)、石油勘探、CAE仿真、新材料研究、新藥發(fā)現(xiàn)、基因測(cè)序等。但時(shí)至今日，超算應(yīng)用領(lǐng)域早已擴(kuò)展至互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域，超級(jí)計(jì)算技術(shù)也滲透到了人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。目前，超?jí)計(jì)算機(jī)支撐著我們幾乎所有的大型信息基礎(chǔ)設(shè)施；未來(lái)，其也將成為城市的智慧大腦，匯聚海量數(shù)據(jù)，優(yōu)化城市管理和服務(wù)，改善市民生活質(zhì)量，為我們創(chuàng)造更加美好的生活。?