“中国芯 太湖之光 ”登顶世界超算之巅

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新一期全球超级计算机500强榜单昨日公布,使用中国自主芯片制造的“神威·太湖之光”取代“天河二号”登上榜首,中国超算上榜总数量也有史以来首次超过美国名列第一。

据国际TOP500组织当天发布的榜单,“神威·太湖之光”的浮点运算速度为每秒9.3亿亿次,不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍,其效率也提高3倍。更重要的是,与“天河二号”使用英特尔芯片不一样,“神威太湖之光”使用的是中国自主知识产权的芯片。

逆袭:中国入围超算超过美国

国际TOP500在一份声明中写道:“中国在国际TOP500组织第47期榜单上保持第一名的位置,凭借的是一个完全基于中国设计、制造处理器而打造的新系统。”

“神威·太湖之光”由国家并行计算机工程技术研究中心研制,安装在国家超级计算无锡中心。此前,由中国国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机已在TOP500榜单上连续六度称雄。

此次榜单还有一个重大变动是,美国入围的超级计算机总数量首次跌下第一位置。上述声明说,由于过去一些年中国工业和研究部门注册提交的系统数量剧增,中国现在入榜的超级计算机数量达到167台,超过美国的165台。此外,由于中国占据TOP榜单头两名,中国在计算性能类别上也居于领先位置。

突围:美国禁令加速中国制造

2015年年初,美国政府禁止其企业向中国出口与超级计算机相关的技术,更是让中国人意识到核心技术不能受制于人。但从积极方面看,禁令促使中国猛醒。正如榜单主要编撰人、美国田纳西大学计算机学教授杰克·唐加拉当时所言:“美国政府试图遏制高性能计算机在中国的发展,但禁令很有可能会加速‘中国设计’芯片的研制。”

一年之后,“神威·太湖之光”夺得全球超算冠军,向世界正式宣告中国“芯”的到来。

美国加利福尼亚大学河边分校超级计算实验室负责人陈子忠对新华社记者说,虽然中国已经多次使用美国芯片组建的超级计算机登上500强榜单榜首,但“神威太湖之光”凭借的是中国自主芯片获此殊荣。这个系统不仅性能卓越,而且能效优异,“充分展现了中国计算机专家的设计智慧”。

突破:超算应用入围国际最高奖

基于全球最快超级计算机“神威·太湖之光”系统的三项全机应用入围国际高性能计算应用领域最高奖——戈登贝尔奖。

据了解,被称作超算应用领域诺贝尔奖的“戈登贝尔”奖,从1987年建立以来,中国团队从未入围。今年,基于“神威·太湖之光”系统的三项全机应用已经入围,占全部入围数量一半。三项应用分别为中科院软件所与清华大学、北师大合作的“全球大气非静力云分辨模拟”;国家海洋局海洋一所与清华大学合作的“高分辨率海浪数值模拟”;中科院网络中心的“钛合金微结构演化相场模拟”。

“超算”致用

算天:风中哪朵雨做的云

气象台的天气预报准度一直在提升,这背后其实都是超级计算机的功劳。

“下不下雨关键看云层运动,在没有超算之前,观测云层的精度是按照经纬度。有了超算之后,就可对云层运动进行精确模拟与观测。”北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院教授王兰宁说。

为了提高观测精度,他十几年来追逐着超算发展的脚步。2011年,他在天津的“天河一号”上实现了观测精度10万公里的目标;随后,他又在“神威·蓝光”实现了1万公里精度;今年,他在“神威·太湖之光”上实现了9公里精度。如今,他又在向着3公里精度努力。“如果能够盯着每一朵云,天气预报就将万无一失。”王兰宁说,当然,这还需要更强的超算能力支撑。

算地:既能找飞机,也能测污染

寻找MH370,是世界科技角力的战场。大量的卫星雷达集中对准南印度洋,当这些高科技眼睛采集到信息后,一个必经的环节是数据处理,担当这一环节的角色即是超级计算机。“只要有足够精确的相关数据,超算就能找到失事飞机。”清华大学地球系统科学研究中心副教授黄小猛说。

除了找飞机,还有更多接地气的事情倚仗超级计算机来解决。

建一栋楼对周边的环境到底有什么影响?如何建设风道便于污染物扩散?中科院深圳先进技术研究院正在国家超算无锡中心进行的一项课题,就是深圳市污染物扩散的模拟。通过超算模拟,可以根据目前污染物的情况,计算出未来一段时间的大气污染物浓度和分布,进行空气质量预报。从预报结果还可以计算出哪些污染源“贡献”最大,了解污染的来龙去脉,为污染防控提供决策指导。

算人:医疗应用前景广

模拟血流、模拟心脏、模拟人体任何一个部分,有了超级计算机,这些都不再是梦想。

近期,美国科学家利用世界前十的超级计算机,选取一名真人扫描其血管系统,通过3D建模技术建立动脉系统模型,成功地再现了整个人体的动脉系统。任何直径或宽度在1毫米以上的动脉血管都会出现在模型中,而且模型的分辨率达到了9微米。

只要运算核够多、速度够快,医疗工作者的诊断和治疗水平将大大提升,而科学的治疗手段更容易让患者接受。

中国科学家近日也在利用“神威·太湖之光”对人体血流进行模拟与分析,例如可以及时有效地判定一个病人是否会发生脑梗塞的风险。

科学解决医患关系,从超级计算机开始。

 

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