4月21日，ASC14決賽在中山大學(xué)東校區(qū)國家超級(jí)計(jì)算廣州中心擂響戰(zhàn)鼓，來自四大洲的十六支代表隊(duì)在五天時(shí)間內(nèi)動(dòng)手搭建自己的“超級(jí)計(jì)算機(jī)”，并接受HPL（基準(zhǔn)性能）、Quantum Espresso（開源量子分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件）、3D-EW（地質(zhì)勘探軟件）、LICOM（氣候海洋模式）、SU2（計(jì)算流體力學(xué)）等五道題目及一道神秘應(yīng)用“基因比對(duì)”的考驗(yàn)，在五天時(shí)間中，他們將證明人類“智慧無極限”。
競賽區(qū)內(nèi)轟轟的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)聲渲染著場內(nèi)比賽的緊張氣氛，“學(xué)霸”選手們或埋頭深思，或小聲討論……黑色電腦屏幕上刷刷而過的一行行代碼呈現(xiàn)出選手們激烈進(jìn)行著的“頭腦風(fēng)暴”。
”天河二號(hào)“機(jī)房
本次大賽的亮點(diǎn)之一，即是選手們不僅只在自己搭建的“超級(jí)計(jì)算機(jī)”上跑程序，還將在目前世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河二號(hào)”上跑程序。這也是目前世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)首次助陣大學(xué)生超算競賽。
ASC14的這一鎮(zhèn)場神器——“天河二號(hào)”給予了參賽隊(duì)員極大的震撼。“‘天河二號(hào)’是個(gè)偉大的工程！”巴西圣保羅大學(xué)的隊(duì)員感嘆道。而來自美國普渡大學(xué)的隊(duì)員們也驚嘆不已：“非常棒！或許我們是美國唯一能有機(jī)會(huì)參觀機(jī)房的隊(duì)伍！”上海交通大學(xué)的隊(duì)員肖迪則為“天河二號(hào)”高速的計(jì)算能力與其相對(duì)節(jié)省的占地空間感到驚訝：“天河二號(hào)應(yīng)該是運(yùn)用創(chuàng)新的方法來擺放機(jī)柜的，不僅節(jié)省空間，體積也沒有想象中大?！彼f道。
位于中山大學(xué)東校區(qū)國家超級(jí)計(jì)算廣州中心二樓的“天河二號(hào)”分別于2013年6月、11月兩次問鼎全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜。這也是繼“天河一號(hào)”之后，中國超級(jí)計(jì)算機(jī)再次登上世界之巔。
30年前，我們?nèi)孕鑿拿绹M(jìn)口超級(jí)計(jì)算機(jī)，而30年后我們的超級(jí)計(jì)算機(jī)已站上世界頂峰。時(shí)光流轉(zhuǎn)，中國的超級(jí)計(jì)算機(jī)從無到有，而今傲視群雄，這表明我們的超級(jí)計(jì)算機(jī)硬件研發(fā)水平已居世界前列，而在4月23日的ASC14賽場上，中山大學(xué)代表隊(duì)在Linpack基準(zhǔn)測試中，以每秒9.272萬億次的運(yùn)算速度創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄，而這一世界紀(jì)錄原本持有者為華中科技大學(xué)。今天，中國學(xué)子在超級(jí)計(jì)算機(jī)最高計(jì)算性能上屢次刷新世界紀(jì)錄的突出表現(xiàn)，有理由使我們更加憧憬中國超級(jí)計(jì)算未來的美好圖景。
當(dāng)我們的硬件水平居世界之首時(shí)，超算領(lǐng)域的學(xué)者們開始指出超算研究今后發(fā)展的方向，將是以應(yīng)用需求為牽引，而不是以計(jì)算機(jī)為牽引。那么在應(yīng)用方面，世界頂級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)——“天河二號(hào)”又有何建樹呢？
超算應(yīng)用：算天、算地、算人
“沖擊Linpack的第一名，已不是我們的目的，現(xiàn)在我們更看重應(yīng)用?！眹页?jí)計(jì)算廣州中心主任袁學(xué)鋒表示。目前對(duì)于中國乃至世界而言，超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域都是有待進(jìn)一步拓展開發(fā)的。而自主開發(fā)的應(yīng)用軟件缺乏亦是中國超算發(fā)展的“短板”。有感于此，ASC14大賽在開賽前廣發(fā)英雄帖，面向中國的超算用戶及專家征集自主開發(fā)軟件作為大賽題目。本次在“天河二號(hào)”上“跑”程序的3D-EW（三維縱橫波分離的彈性波方程模擬方法）即是從征集活動(dòng)中脫穎而出的“中國好應(yīng)用”，該應(yīng)用在石油勘探領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。
“目前，‘天河二號(hào)’從調(diào)試到試運(yùn)行，平均的負(fù)載率大概是25%，有時(shí)會(huì)達(dá)到50%。世界上的超算中心如果負(fù)載率達(dá)到50%就是不錯(cuò)的狀態(tài)，而超過50%的話，用戶的超算體驗(yàn)效果將下降?！霸瑢W(xué)鋒主任解釋道。
以“天河二號(hào)”為主體的廣州超算中心，目標(biāo)是建成集高性能計(jì)算、海量信息吞吐和處理服務(wù)能力于一體的世界一流數(shù)據(jù)中心。為此，秉承“立足廣州、面向全國，向世界開放”的理念，袁學(xué)鋒主任已經(jīng)勾勒出“天河二號(hào)”五大應(yīng)用平臺(tái)的圖景：
一是數(shù)字制造平臺(tái)，當(dāng)前處于醞釀之中的第三次產(chǎn)業(yè)革命，其核心即是信息技術(shù)向制造業(yè)、實(shí)體經(jīng)濟(jì)輻射，這也將是未來衡量國家創(chuàng)新型經(jīng)濟(jì)競爭能力的核心內(nèi)容。目前信息技術(shù)在金融業(yè)、服務(wù)業(yè)有所應(yīng)用，而京東、阿里巴巴等網(wǎng)站更是顯示出其震撼性效果。而時(shí)下熱門的“3D打印”，其核心即是打印過程中對(duì)材料性能的調(diào)控，這就需要數(shù)字設(shè)計(jì)和優(yōu)化，是一個(gè)數(shù)字制造平臺(tái)。
二是地球科學(xué)與環(huán)境工程平臺(tái)。這一工程可謂“上天入地”，與我們息息相關(guān)。他囊括地球生物、地殼運(yùn)動(dòng)、地表、海洋、大氣和天文等等。
三是材料科學(xué)與工程平臺(tái)，材料是所有東西的基礎(chǔ)，所以構(gòu)建一個(gè)材料科學(xué)與工程平臺(tái)亦至關(guān)重要。
第四個(gè)平臺(tái)是醫(yī)藥和個(gè)性化醫(yī)療平臺(tái)。即從數(shù)字細(xì)胞、數(shù)字組織、數(shù)字器官到數(shù)字人體全部構(gòu)造出來，從而能實(shí)現(xiàn)個(gè)體化醫(yī)療。也就是說，未來某一天，我們可以通過自己的“數(shù)字生理人”監(jiān)控自身健康狀況，醫(yī)生也可以從我們 “數(shù)字生理人”的基因數(shù)據(jù)情況分析我們有可能患有何種遺傳病，有何潛在的癌癥風(fēng)險(xiǎn)，有何過敏跡象等，甚至可以先在“數(shù)字生理人”上試用藥物，無礙再由我們本人來服用。
第五個(gè)平臺(tái)是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算?！疤旌佣?hào)”最突出的特色就是集高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算為一體，目前尚沒有一個(gè)超算中心能做到如此。“7條黑龍（天河二號(hào)七排機(jī)器），前4條做高性能計(jì)算，后3條做大數(shù)據(jù)和云計(jì)算?！痹魅芜M(jìn)一步解釋道。
目前，“天河二號(hào)”上已進(jìn)行著中國商用飛機(jī)、高鐵等制造業(yè)方面的應(yīng)用，另外還有氣候模擬上大氣模式的應(yīng)用及生物領(lǐng)域的蛋白氨基酸模擬、華大基因比對(duì)等等。
“天河二號(hào)”代表著中國超級(jí)計(jì)算機(jī)高超的硬件發(fā)展水平，也彰顯著中國超算立志突破應(yīng)用短板的決心。
國家超級(jí)計(jì)算廣州中心大樓
在信息時(shí)代，超級(jí)計(jì)算機(jī)可以在我們的經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活中發(fā)揮極大作用，但目前對(duì)于大多數(shù)人而言，他卻仍是一個(gè)“神秘”的存在，頗有一些“高處不勝寒”之感。在今天的大學(xué)校園之內(nèi)，知道超算為何物的估計(jì)也是少之又少。因此，超算的普及就顯得至關(guān)重要。而要使百姓認(rèn)識(shí)超算，最關(guān)鍵的是要使超算造福百姓。發(fā)揮超算在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型過程中的作用，使超算成為普通老百姓都能使用的工具，這將使超算走下神臺(tái)，真正進(jìn)入我們的生活，為我們算天、算地、算人。
“我們整個(gè)超算資源分成三大塊。一塊10%左右，是為政務(wù)服務(wù)的，即政府購買服務(wù)；一塊為20%，是扶植型的，完全是為了扶植基礎(chǔ)科研、大工程、新興產(chǎn)業(yè)、中微小企業(yè)的；另外70%是商業(yè)行為，這一方面有盈余，我們將把盈余注入到20%的扶植型區(qū)域里面，從而降低扶植型和基礎(chǔ)科研的成本，甚至對(duì)他們進(jìn)行補(bǔ)貼。讓他們?cè)诜趸陂g成長起來，以后為超算中心造血，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。”袁學(xué)鋒主任介紹道。超算中心將致力于創(chuàng)造知識(shí)產(chǎn)品，并不斷降低使用超算的門檻，“我們鼓勵(lì)在校學(xué)生申請(qǐng)?jiān)诔闫脚_(tái)上進(jìn)行他們的課題研究，也非常歡迎青年人到超算平臺(tái)上來創(chuàng)業(yè)，生產(chǎn)出我們的數(shù)字產(chǎn)品、智慧產(chǎn)品，參與國際競爭，擺脫粗放型發(fā)展，共同努力帶動(dòng)我們的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，推動(dòng)智慧型的綠色產(chǎn)業(yè)、無煙工業(yè)的發(fā)展?！闭劶按耍魅芜€笑言：“青年人愛玩游戲是好的，但若能進(jìn)一步形成癡迷于寫程序的氛圍，何愁沒有軟件人才？”
袁學(xué)鋒主任表示，軟件產(chǎn)業(yè)包括整個(gè)IT行業(yè)是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，程序是需要人一條條去寫的，而我們?cè)趧趧?dòng)密集型產(chǎn)業(yè)上有著相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢?！拔覍?duì)我們的年輕人非常有信心！”袁主任不無自豪地說。而本次ASC大賽組委會(huì)主席、中山大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)學(xué)院教授許躍生也感嘆：“我們的學(xué)生都非常厲害！非常有創(chuàng)造性！在超算這一塊上，他們更多的是自己讀、自己想、自己做?！?
而超算目前仍屬于世界高端前沿科學(xué)領(lǐng)域，普通百姓甚至是在校大學(xué)生都不是一上來便會(huì)用超算的。對(duì)此，袁學(xué)鋒主任介紹，超算中心將會(huì)有免費(fèi)的培訓(xùn)，另外，許躍生教授的團(tuán)隊(duì)也在廣州科信局的資助下研發(fā)一個(gè)超算軟件平臺(tái)，使得普通用戶使用“天河二號(hào)”時(shí)如同用普通電腦一樣。如果說“天河二號(hào)”是一臺(tái)專業(yè)相機(jī)，那么這個(gè)軟件平臺(tái)就是在其前臺(tái)的一部“傻瓜相機(jī)”，會(huì)更適合大多數(shù)人使用。說到這里，袁主任不禁暢想起來：“以后個(gè)人不需要買PC，只要買一個(gè)客戶端，你用手機(jī)點(diǎn)擊，就可以搞超算，需要算什么信息，在菜單上一列，超算就可以解決。我們整個(gè)軟件平臺(tái)未來要做到這個(gè)程度，讓中國大媽都可以用超算！”
中國大媽都可以用的超算雖在未來，但是文科生就可以用的超算卻近在眼前。袁學(xué)鋒主任介紹，在超算上有一個(gè)領(lǐng)域是文科生可以做的，就是動(dòng)漫渲染、平面設(shè)計(jì)。動(dòng)漫渲染也屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，他的整個(gè)工業(yè)是分包到底的。你只需自己設(shè)計(jì)好畫面、分鏡頭而后分包下去，再把整部電影拿到超算平臺(tái)上進(jìn)行渲染?！耙?yàn)檫@邊的軟件平臺(tái)是已經(jīng)搭建好的，末端用戶只需要做好自己的設(shè)計(jì)工作即可。”
大約兩個(gè)月后，個(gè)人將可以申請(qǐng)?jiān)凇疤旌佣?hào)”上算題，而接下來，隨著國家超級(jí)計(jì)算廣州中心的各項(xiàng)建設(shè)陸續(xù)完備，還將徹底開放參觀，并開設(shè)科普基地，“我們也希望市民、中小學(xué)生前來參觀?！?br />
而以“天河二號(hào)”為主體的廣州超算中心，在步步拓寬超算應(yīng)用領(lǐng)域，漸漸普及超算概念的同時(shí)，亦在逐步完成自我的更新?lián)Q代，“天河二號(hào)”將從一期系統(tǒng)升級(jí)進(jìn)入二期系統(tǒng)，而計(jì)算峰值也將從54.6P提升至110P。
ASC14五天的緊張比賽已落下帷幕，五天之中，選手們?cè)诩ち业念^腦風(fēng)暴中碰撞出智慧的火花，挑戰(zhàn)著自己，也刷新著世界紀(jì)錄，更在一步步推開超算的大門。而選手們的優(yōu)異表現(xiàn)燃起我們對(duì)于超算的信心，也激發(fā)我們對(duì)于超算人才的渴求。而今，我們的超算硬件已居世界前列，而軟件應(yīng)用和人才缺口仍是制約超算發(fā)展的兩大難題，其中人才更是關(guān)鍵點(diǎn)，因?yàn)檐浖?yīng)用的發(fā)展也基于人才的培養(yǎng)。針對(duì)超算人才的缺口，中山大學(xué)依托“天河二號(hào)”這一平臺(tái)，籌建超算學(xué)院、超算研究院等有關(guān)機(jī)構(gòu)，將成為國內(nèi)超算教育先行者，敘寫中國超算的新篇章。
