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从湖南启动,朝世界进军 超算领跑:40年铸就“中国速度”

2019-09-27 08:45来源:湘声报-湖南政协新闻网 

70年特刊报头(定).jpg □湘声报记者 程琴怡



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1983年12月4日,“银河-I”亿次巨型计算机研制成功




  勘探石油,研制药物,基因分析,天气预报,预测地震、海啸,甚至动漫制作……超级计算机算天、算地、算人,算过去、算现在、算未来,既事关国家安全,又与人们日常生活紧密相关。如果说,高科技领域充满竞争,是没有硝烟的战场,那么,超级计算则是这个战场中的“上甘岭”。


  从我国超级计算机实现“零”的突破,到“天河”超级计算机7次问鼎世界超算之巅,其背后有一支诞生在长沙的战队,实现了中国高性能计算从“跟跑”到“领跑”的历史跨越。曾任第十届、十一届全国政协委员的中国工程院院士、国防科学技术大学原副校长卢锡城,就曾担任“银河-Ⅲ”巨型计算机研制工程总指挥,为超算领跑贡献了政协人的智慧和力量。


  启航

  “银河”实现零的突破


  改革开放之初,我国由于没有高性能计算机,勘探的石油矿藏数据和资料不得不送到国外去处理,费用昂贵,且受制于人。


  1978年,邓小平提出将研制亿次巨型计算机任务交给长沙工学院(国防科技大学前身)。“6年时间,一天不多;每秒一亿次,一次不少;经费预算,一分不超。”这是当年长沙工学院计算机系首任主任慈云桂教授立下的军令状。至此,中国超级计算机从湖南启动,朝世界进军。


  每秒一亿次,这意味着比他们刚刚完成的“151”计算机提高了100倍,整整跨越两代机型,困难可想而知。老一辈的银河人,瞄准国际科技前沿,创新总体技术,改进部件设计,开发先进的软件系统,突破维护诊断技术,创造性地提出了“双向量阵列”结构,大大提高了机器的运算速度,提前一年完成研制任务。


  1983年12月,中国第一台每秒钟运算一亿次以上的“银河”巨型计算机在长沙研制成功。这标志着中国成为世界上继美国、日本之后,第三个能够独立设计和制造巨型计算机的国家。


  1984年10月1日,新中国成立35周年庆祝大会隆重举行。这是改革开放后我国首次举行国庆大典,“银河”巨型机模型通过天安门广场光荣受阅。


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  “天河二号”计算机多次蝉联超算冠军


  攀登

  创新确保持续领先


  在“银河精神”的引领下,我国超算研制不断攀上新的高峰,银河巨型机的运算能力不断超越:1992年,“银河-Ⅱ”每秒10亿次巨型机诞生;随后,“银河-Ⅲ”等系列巨型机相继研制成功,在航空航天飞行器设计、天气预报和气候模拟、新型能源的开发等领域发挥了支撑作用。


  长期从事高性能计算和分布处理领域研究工作的卢锡城,担任了“银河-Ⅲ”巨型计算机研制工程总指挥。


  上世纪80年代留美归国后,卢锡城参加到银河-Ⅱ型巨型机研制中,主持研制银河Ⅱ高速网络软件系统,解决了巨型机高速网络软件实现及优化等技术问题,使银河巨型机首次具备支持网络超级计算机的能力。他还提出并实现了直接映象优化技术,设计了高效易用的集成化仿真软件环境,被国家鉴定认为“银河仿真Ⅱ型计算机系统处于国际同类产品领先水平”,获1995年国家科技进步一等奖。


  20世纪末,世界超级计算机主流由向量并行计算向大规模并行处理转型。作为“银河-Ⅲ”巨型计算机研制工程总指挥,卢锡城带领团队分析论证后,果断选择了新路线,决定以千亿次量级的关键技术,实现百亿次巨型机,确保巨型机全面领先。最终,研制团队通过大规模并行处理机技术路线,以千亿次量级关键技术,支撑百亿次巨型机,使“银河-Ⅲ”规模得以扩充。后来,这种大规模并行处理机成为世界巨型机发展的主流方向。


  在卢锡城的率领下,第三代银河人只用了不足发达国家研制同类计算机十分之一的经费,研制出处于国际先进水平的“银河-Ⅲ”。由于“为银河-Ⅲ巨型机的研制成功和发展我国高科技事业做出了突出贡献”,卢锡城被中央军委记一等功。


  领跑

  “天河”问鼎世界之巅


  2009年,中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”诞生,其运算速度在当时的全球超级计算机500强中夺魁。


  在日新月异、竞争激烈的超级计算机研制领域,不进则退是十分现实而残酷的生存法则。从2011年到2012年这短短两年时间里,日本的“京”、美国“红杉”和“泰坦”系统先后超过“天河一号”,“天河一号”的排名随之从世界第一滑落到第二、第五和第八。面对超算领域的激烈竞争,如何创造新的“中国速度”?


  国防科技大学在更高起点上前瞻谋划新一代超级计算机研制与应用工作,沉寂两年半后,2013年,“天河二号”王者归来,再登国际TOP500榜首,并创造了五次蝉联世界冠军的神话。


  从“银河”到“天河”,我国的超算已跻身世界一流。如今,以天河为业务主机的天津、广州、长沙三大超算中心,构建起材料科学与工程计算、生物计算与个性化医疗、智慧城市大数据等应用服务平台,为国内外近3000家用户提供高性能计算和云计算服务,支撑2000多项重点课题研究。


  正在研发的运算速度将达百亿亿次的“天河三号”,将实现所有元器件的国产化,预计2020年研制成功并投入使用。