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        從『銀河』到『天河』,國際『超算』領域的中國女科學家

        2024-04-04 08:34:00阿春
        戀愛婚姻家庭 2024年7期
        關鍵詞:天河超級計算機銀河

        ●文/阿春

        本文主人公

        她參加過五代銀河、兩代天河系統(tǒng)的研發(fā),從技術骨干成長為天河二號的副總設計師。在面臨一系列技術封鎖的情況下,她帶領團隊艱苦攻關,在超算并行軟件和應用研究中取得多項重要創(chuàng)新與突破,改寫了世界超算的格局,為科技強國、科技興軍做出了重要貢獻!她就是中山大學國家超算廣州中心主任盧宇彤,用堅韌與執(zhí)著,在國際“超算”領域發(fā)出自己的聲音。

        結緣首臺“超算”

        盧宇彤出生于湖南長沙一個書香之家,父母都是大學老師,家里的學習氛圍十分濃厚,她尤其喜愛看科幻書。盧宇彤從小數(shù)學成績就非常好,每次考試,她做完附加題都是提前交卷的。一次考試后,老師找到盧宇彤,指出她卷子上一個小小的公式寫錯了。從那之后,盧宇彤開始注意這些細節(jié)問題,漸漸養(yǎng)成了嚴謹、細心的好習慣。

        1983 年,中國研制出第一臺億次級超級計算機“銀河一號”,成為第三個能獨立設計和研制超級計算機的國家,在業(yè)內(nèi)引起“軒然大波”。這一年,正在上高一的盧宇彤和同學們一起參觀了“銀河一號”。

        那時的“銀河一號”被稱為“巨型計算機”,體積足有一個小型會議室那么大,表面布滿密密匝匝的電子管。沒想到,這“驚鴻一瞥”,在盧宇彤小小心田里,從此播下了科研的種子。

        “計算機是當時最潮的專業(yè),我報大學志愿時毫不猶豫地選了計算機系?!睌?shù)學成績拔尖的盧宇彤,以優(yōu)異的成績考入國防科技大學計算機系,出色的科研能力使她在大四畢業(yè)設計前,就進入教師課題組,為“銀河二號”編譯器的開發(fā)做驗證。

        1993 年,盧宇彤碩士研究生畢業(yè),適逢中國超算研究進入重要發(fā)展時期,對計算機既有興趣又有天賦的她,被超算研究團隊選中,正式投身銀河事業(yè)。不負眾望的盧宇彤,接連完成了兩個重要型號的國產(chǎn)超算系統(tǒng)。

        不久后,英語流利的盧宇彤獲得去世界頂尖學府深造的機會,經(jīng)過一關關考試、一層層選拔,她最終拿到國家留學基金委的出國留學名額和獎學金。這個指標,整個學院1 年只有1 個,機會十分難得。

        然而此時,國家打造“新型深度并行銀河系統(tǒng)”的號角吹響,面對軟件系統(tǒng)要更新?lián)Q代的巨大挑戰(zhàn),已是團隊骨干的盧宇彤在“小我”和“大局”之間,毅然放棄了出國深造的機會,繼續(xù)留在“銀河”戰(zhàn)隊,堅定地隨同“超算”國家隊一起成長,一起飛躍。

        與普通計算機相比,超級計算機擁有極大的數(shù)據(jù)存儲容量和極快速的數(shù)據(jù)處理速度,這就決定了,它可以在多領域進行一些普通計算機無法完成的工作。像航空航天、能源探測、醫(yī)學研究等,需要密集科學計算的關鍵領域,都少不了它的身影。

        然而,超級計算機,曾一度成為制約我國科技發(fā)展的一大弱項,這自然也就成了盧宇彤的一塊“心病”。

        “這塊硬骨頭,我一定要啃下來”

        中國自主研發(fā)的超算“天河二號”,在一排排高大整齊的黑色機里,裝有32000 顆主CPU 和48000個協(xié)處理器,共300 多萬個計算核心。而盧宇彤和團隊的任務就是研發(fā)這個龐然大物的“大腦”,開發(fā)出一套極其精密復雜的軟件管理系統(tǒng),讓如此之多的硬件在并行運轉(zhuǎn)、協(xié)同工作時發(fā)揮出最大能效,從而成為計算速度最快的超級計算機。

        盧宇彤笑稱自己“其實就是一個程序員”。她大部分時間是對著電腦敲擊代碼,為天河二號編寫出一套有著層層疊疊并行網(wǎng)絡的協(xié)同軟件。讓300 多萬個計算機核同時工作,并最大限度地保證它們個個并行不悖、又快且準地計算,其中難度之大,令人難以想象。

        但在盧宇彤的口中,很少能聽到“難”字,她更愿意把如此高難度的軟件設計描述成“巧妙”。“這個巧妙之處,在于要學會折中,要在各個功能運轉(zhuǎn)的性能和能耗中找到一個平衡。盧宇彤經(jīng)常笑著說:“我把代碼統(tǒng)計過程叫作‘錙銖必較’,要盡力優(yōu)化達到最佳臨界值,既不能浪費也不能節(jié)省?!?/p>

        2011 年,盧宇彤擔任“天河二號”超級計算機系統(tǒng)副總設計師,擺在她面前的,是突圍的重重難題。

        在整個超算系統(tǒng)中,盧宇彤主要負責互聯(lián)網(wǎng)絡中通信協(xié)議和并行環(huán)境的設計。要研制高帶寬、低延遲的互聯(lián)網(wǎng)絡,軟件設計如通信協(xié)議設計,起著關鍵性作用。當時全球范圍內(nèi),只有美國、日本等國的巨頭企業(yè)才具備這種高速的研發(fā)能力。不服輸?shù)谋R宇彤,在心底暗暗發(fā)誓:“這塊硬骨頭,我一定要啃下來!”

        那段時間,盧宇彤經(jīng)常熬夜,帶領團隊爭分奪秒,比別人多花3 倍的時間用在工作上,沒有假期更沒有周末。每一個方案的擬定,都是在幾十個備選方案中經(jīng)過反復遴選、實驗、調(diào)試和驗證才選定的。

        也正因為付出了非同尋常的努力,盧宇彤自信地提出了一種基于虛端口精簡通信協(xié)議的用戶級通信技術,實現(xiàn)“天河二號”高速自主定制互連通信軟件系統(tǒng),性能達到國際同期最快商用互連系統(tǒng)的2 倍。

        與此同時,盧宇彤還提出并實現(xiàn)了高效可靠的大規(guī)模資源管理系統(tǒng),讓“天河二號”連續(xù)6 年蟬聯(lián)全球超級計算機500 強榜單第1 名,并成功入圍國際高性能計算應用最高獎項的“戈登貝爾”獎。

        2016 年,時任國防科技大學計算機學院軟件所副所長的盧宇彤,舉家從長沙搬遷至廣州,出任國家超級計算廣州中心主任。她將重心由超算系統(tǒng)研制轉(zhuǎn)到超算應用,堅持“應用”與“研發(fā)”并舉。超算應用涉及領域極廣,需要不斷學習交叉學科的新知識,還需要花大量時間做穿針引線的溝通工作。盧宇彤笑著說:“我永遠對一切事物充滿好奇,剛開始壓力確實挺大,但學習使人快樂?!?/p>

        作為國家重大科研基礎設施,超級計算機是真正意義上的“大國重器”。盧宇彤知道,未來計算的方向,一定是超級計算機與大數(shù)據(jù)、人工智能的深度融合。但再高深的科技,只有真正應用了,才能發(fā)揮更大的價值?;谶@樣的考慮,盧宇彤牽頭自主研發(fā)了“天河星光”一站式融合超算應用平臺,讓天河二號在各個行業(yè)不斷拓展應用邊界,讓龐然大物接上了“地氣”。“比如汽車安全碰撞分析,以往的研究方式可能需要幾百臺真車進行實驗,現(xiàn)在通過建立數(shù)字模型,借助超級計算機,就可以通過數(shù)字樣車實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集,再通過真車碰撞實驗進行核實,最后,用幾臺車就可以完成,而且,實驗時間從幾個月縮短到幾天。”

        超級計算機可以“算天”“算地”“算人”。目前,國家超級計算廣州中心已支撐了數(shù)千項國家和地方重點課題的研發(fā)工作,服務用戶超過4500 家,用戶群體超過30 萬。

        2018 年11 月,在世界超算大會上公布的“世界最具應用影響力超算中心”排名上,國家超算廣州中心成為我國唯一入圍世界前十的超算中心。這樣的成績,令盧宇彤深感欣慰。

        科研工作不分男女

        在德國法蘭克福召開的國際超級計算大會開幕式上,盧宇彤當選大會會士,成為中國首位獲此殊榮的學者,更是全球唯一獲此殊榮的女性。2 年后,盧宇彤出任國際超算大會主席,這是大會成立40 多年,迎來的首位女性主席。

        面對一個個殊榮,盧宇彤用“幸運”來形容自己職業(yè)生涯的發(fā)展。她說:“能夠代表中國科學家在國際超級計算大會取得一席之地,是在中國超算快速發(fā)展的背景下,國際學術界對個人專業(yè)學術水平的認可。中國超算事業(yè)經(jīng)過幾十年積累,終于可以在國際學術圈發(fā)出自己的聲音,是一件很讓人振奮的事?!?/p>

        盧宇彤常對自己的學生說:“要想贏世界,要先看世界?!彼恢背珜ё杂砷_放的研究氛圍,用“懂原則、守規(guī)則”樹立大國形象,不遺余力地創(chuàng)造交流機會,把中國學者推向世界。

        盧宇彤十分鼓勵更多的女性參與到科學中來,“女性可以與男性一樣,在科學領域做出杰出貢獻?!弊鳛橐幻韼接⑿郏看稳〉弥卮笸黄坪统晒?,盧宇彤都感到十分驕傲和自豪。盧宇彤始終覺得,科研工作不分男女,“我們和超級計算機是用程序?qū)υ?、用實力對話,不分性別?!?/p>

        在盧宇彤看來,雖然女性面臨著家庭與工作平衡難題等問題的制約,但在一定程度上,女性還有不少優(yōu)勢。比如女性善于傾聽,認真細致,溝通能力有優(yōu)勢,易于融入團隊,追求完美,在計算機領域的研究和應用中視角更為全面,能夠發(fā)揮很大的作用。

        盧宇彤很少給自己貼性別標簽,“當然我也有不自信的時候,但不明顯,因為根本沒有時間去考慮。當出現(xiàn)問題時,唯一要做的就是尋找解決方法,不斷往前走,把重點聚焦到工作上,我堅信工作態(tài)度與成果遠比性別重要?!?/p>

        作為忙碌的科研工作者,如何平衡家庭與事業(yè),在盧宇彤眼中,是一門生活的藝術。她雖然沒有多少時間陪在家人身邊,但與家人精神上的交流從未中斷。她經(jīng)常與愛人連線,兩人除了問候就是鼓勵,感情仍像初戀時甜蜜。

        工作之余,盧宇彤特別留意青少年的發(fā)展,寄語青少年:“青少年是國家的未來,提升青少年的整體科學素養(yǎng)是確保祖國未來科技創(chuàng)新力量儲備的根本?!?/p>

        盧宇彤的孩子正在讀研究生,作為成功的超算專家,她沒有給孩子規(guī)劃既定的發(fā)展路線,而是以身作則,用自己對工作對事業(yè)的熱情與堅持鼓勵孩子,期望他也能找到自己喜愛的方向,“我覺得不能以家長意識為中心,而是應該采取啟發(fā)、引導的方式,尊重孩子對于任何問題的好奇心與求知欲,通過多元的渠道幫助孩子拓展知識,鼓勵孩子在博觀的基礎上找到自己的興趣點,幫助孩子獨立思考和探索,加強實踐,學以致用,在實踐中培養(yǎng)批判性思維,激發(fā)創(chuàng)造性思維?!?/p>

        中國科協(xié)科普部、全國婦聯(lián)宣傳部組織開展“我和媽媽學科學”公益活動,盧宇彤由衷地說:“女性是生命的孕育者和哺育者,是孩子們的第一位老師,所以女性科學素質(zhì)的提升對于整個社會的科學素養(yǎng)的提升至關重要。同時,要積極樹立媽媽的榜樣作用,發(fā)揮對孩子的正面帶動作用,啟發(fā)孩子的科學興趣,弘揚科學精神。”

        從“銀河”到“天河”,盧宇彤陸續(xù)參加了五代“銀河”、兩代“天河”的研制,跟著超算國家隊共成長,一直保持攻堅克難的信心和決心。如她所言:“幾十年如一日的堅持,憑的是對工作的熱愛和對這份事業(yè)的信念,我們堅信能夠做好國產(chǎn)超算系統(tǒng),也能夠做好國產(chǎn)超算的應用。”談及未來,盧宇彤表示,她的愿望就是讓超算服務更多的行業(yè)和領域,支持更多領域的創(chuàng)新。

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