中國超級計算機占地E級高地

前不久，使用中國自主芯片制造的“神威·太湖之光”取代“天河二號”登上全球超級計算機500強排行榜榜首。其實在此之前，另一項世界紀錄也已“低調”產生，依托“神威·太湖之光”，利用自主研發的并行計算軟件ScETD-PF，中科院計算機網絡信息中心（以下簡稱中科院網絡中心）實現了使用全機系統900萬核的并行計算規模，實測性能達到峰值性能的40%，是目前世界上最大的并行計算，遙遙領先于國際同類計算機模擬水平。

可能大多數非業內人士并不能完全理解這一成績的意義，但在中國超算不斷沖擊世界第一桂冠的路上，除了贊譽和掌聲外，質疑和反思也一直沒有間斷過，比如高昂的能耗費用、實際利用率低、應用軟件開發周期過長、人才梯隊儲備不足等等。甚至有人尖銳的提出，占有量和運算速度誠然是一個“聽起來爽”的指標，但如果沒法用起來，再高的計算能力也只是一個讓人迷醉的數字。

“脫離軟件開發利用，超算就是一堆破銅爛鐵。同樣，光有高性能機器，沒有人才做高水平的服務，那機器過5年就過時了。”在中科院網絡中心副主任、計算科學應用研究中心主任遲學斌看來，除了要做好基礎研究、前沿研究之外，更要在超算應用的軟件通用性、行業專用性和軟件工程化等方面取得突破。

并行計算：20年獨磨一劍

對于超級計算機，中國與國外的建設方式略有不同，以美國為例，超級計算機的建設方研發的目的都是自用，一般是先有計算量需求，根據所需計算量設計系統，根據需求設計超級計算機的架構方式。而中國則是先進行建設，盡力提高性能，嘗試滿足更高的計算需求。

“其實無論是先用后建，還是先建后用，能滿足應用的計算機即是最佳計算機。尤其是千萬億次計算時代的到來，僅靠簡單地使用更多的處理核來執行原有的并行應用程序已不可能，這就需要對應用程序進行深度的并行優化，設計出性能更加優良的并行算法。”在遲學斌看來，中國超算的超前發展是技術發展的必然趨勢，但只有抓住并行計算這個“牛鼻子”，才能提高計算效率和應用領域。

從1997年開始，圍繞大氣、物理、化學、海洋、金屬材料等領域，中科院網絡中心一步步的完善自己的基礎算法庫，并在數學方法上進行創新。

“以此次現場模擬為例，為了與‘神威’系統緊密結合，從程序實現、軟件開發到大規模并行計算的實現和驗證用了近3年的時間，僅算法就寫了一萬多行。”中科院計算科學應用研究中心研究員張鑒告訴記者。

“一個超算中心在其生命周期之內，能夠解決一個問題，就有可能為某一個領域、某一個行業省下十幾年、幾十年的時間跨度，這個價值用錢沒法算。”遲學斌認為，超算應用的發展需要長期持續地投入和積累，才能在未來某一個時間看到明顯效果。

一組數字就很能說明問題，截至2015年12月，中科院超級計算環境已經面向用戶提供了計算物理、計算化學、材料科學、流體力學等多個領域的87個并行應用，累計開通外部賬號498個，累計提交有效網格作業逾55萬個，累計使用機時已超過1.2億CPU小時。

瞄準應用：搶占E級高地

打開中科院超級計算網絡環境部署圖，一個三層結構的超級計算環境已具雛形，“總中心—分中心—所級中心”聚合了逾千萬億次的計算能力，而且每層結構都建立了面向相關領域的系統運維與應用支持團隊。

“隨著神威26010軟硬件生態系統的不斷成熟，對應用平臺的需求更加多樣化的，要滿足不同類型用戶的需求，人才隊伍的多元化發展至關重要。在超算中心每個研究人員可以自行選擇喜歡的領域，我們沒有任務指標，也沒有考核，也不要求大家發文章。”遲學斌告訴記者。

在張鑒看來，這種組合方式就如同一支支隨時準備打仗的部隊，盡管大家專注的領域不同，但有一根弦始終緊拉著，那就是圍繞并行計算開展服務和研究，一旦有任務就能頂上去。

不求聞達、不事張揚是這支隊伍的真實寫照，但也正是有了這種支撐，中科院內外的許多科研工作才得以碩果累累。

數據顯示，“十二五”期間中科院超級計算環境用戶發表論文數量不斷攀升，各類論文共2724篇，其中絕大多數是SCI論文。更加可喜的是，中科院網絡中心基于“神威·太湖之光”的“鈦合金微結構演化相場模擬”成功入圍國際高性能計算應用領域最高獎——戈登貝爾獎提名。

“這不僅是中國團隊首次入圍，更打破了西方發達國家的壟斷，說明我們國家不僅能夠造好的計算機，也能用好計算機。”盡管在遲學斌的口中只是“造”和“用”的細微區別，但這一字卻凝結了中科院網絡中心人不忘初心的決心和堅持。

談及未來的研究重點，遲學斌說，“E級超算被全世界公認為‘超級計算機界的下一頂皇冠’，我們要搶占這個戰略制高點為其提供支撐服務，同時還要針對行業重大應用需求和企業重大目標進行產品開發，提供應用計算服務，研發并行軟件等等。”（李建榮）