致敬“银河·河汉”40年超等计较奋进征途——攻

  就让我们一路,正在40周年之际,致敬“银河”40年奋进过程,致敬“河汉”10年立异成长!

  2015年起头,“河汉一号”超等计较机就曾经实现了满负荷运转,每天并发正在线项、每天完成近万项,做到了实正的“中看又顶用”,正在各个严沉前沿科技和财产立异范畴阐扬主要感化。正在油气勘察范畴,办事能源成长,保障国度能源平安,研发自从焦点软件,打破欧美垄断;正在高端配备范畴,支持海洋配备、电力配备、环保配备、无人机、内燃机、汽车等进行数值模仿,实现相关行业企业的立异能力提拔和转型升级;正在生物医药范畴,支持艾滋病、癫痫、胰岛素等自从学问产权新药的研发并获得严沉冲破,帮推我国脑科学研究,为改善平易近生做出贡献;正在新材料研发范畴,支持前沿立异取先辈制制,支撑200多个处置金属、纳米、先辈复合、储能、超导、磁性等新材料的科研团队开展新材料计较模仿研究,取得世界先辈程度的科研,正在Nature、PRL、JACS等国际顶尖期刊颁发了数百篇论文。支持科技立异方面,累计支撑国度科技严沉专项、国度沉点研发打算等严沉项目跨越1600项,支撑项目所涉及经费跨越20亿,取得国度级、省部级励和包罗Nature、Science正在内学术跨越2000项。支持财产成长方面,依托“河汉一号”建立了油气勘察、基因健康、工业设想取仿实、建建取聪慧城市等十余个专业化平台,堆积行业企业跨越三千家,为近200家规模以上企业供给了高质量立异办事,节流研发投入数亿元,为企业带来相关经济效益近百亿元。摆设“河汉一号”超等计较机的国度超等计较天津核心曾经成为我国目前使用范畴最广、研发能力最强的超等计较核心。

  国际超等计较机界的下一个方针是被称做“E级超算”的百亿亿次超等计较机,美国、日本、欧洲都摆设了“E级超算”研发打算。本年5月正在天津召开的第二届世界智能大会上,国防科大的“E级”的验证系统发布,目前已完成了大规模计较使用测试并逐渐使用,测试涉及国度12个严沉立异专项范畴,数十个国度沉点研发打算,已取得了一些冲破性成果,将为我国科研及财产立异供给新的动力。“E级”验证系统是我国下一代百亿亿次超等计较机手艺线的一次摸索和实践,我们有来由相信,新一代百亿亿次超等计较机系统将正在我国大科学、大工程、大数据和人工智能等愈加普遍和深切地使用中阐扬不成替代的感化。

  我国超等计较机的研制,老是以现代化扶植需求为驱动。以“银河-Ⅰ”为从机系统,其时的石油部分成立了本人的石油地动数据处置系统;为了成立我国自从的中期气候预字系统,研制了“银河-Ⅱ”巨型机,建立了中期数字气候预告系统,使我国成为其时世界上少数几个能进行5到7天中持久气候预告的国度之一;随后,“银河-Ⅲ”等系列巨型机接踵研制成功,正在航空航天飞翔器设想、气候预告和天气模仿、新型能源的开辟等多个范畴阐扬了支持感化,并为当前超等计较机的使用铺垫了普遍的成长前景。

  初期,我国计较机专业手艺人才奇缺、国产元器件掉队,消息手艺成长迟缓,“掉队就要”,正在中国还没有本人的巨型机的岁月,外国提出,即便将巨型机卖给中国,也要把机械放正在的机房里面,由他们办理和,中国科研人员不准进入,只能正在玻璃窗户外面看着,这相当于外国人正在新中国的地盘上成立起了一块“手艺殖平易近地”。

  超等计较范畴激烈的合作背后是国度分析实力的较劲,“河汉”系列超等计较机之所以可以或许界舞台上发光,源自于一代代“银河”工程中对中国的手艺取人才的磨砺,是我们正在大规模集成电芯片、结点机、操做系统、编译系统、通信收集等超等计较机焦点手艺长进行的持久摸索取立异堆集的成果。

  可是“第一”的还没闪亮,国表里质疑“河汉”中看不顶用,就是只为排世界第一的声音却接踵而至。为了让“河汉一号”成为实实正在正在的“国之沉器”,“河汉”人“5+2”“白+黑”、“把板凳坐穿,把鞋底磨穿”的奋斗保守,把“河汉一号”的使用做到“顶天”支持国度前沿根本立异、“登时”办事保守财产升级和培育新兴财产成长,做到世界承认。当天津“8.12”变乱发生,人们纷纷撤离的时候,河汉团队却逆向行驶,回四处于焦点爆炸区的工做岗亭,从头“河汉一号”系统,履历新时代血取火的,凝结新时代“河汉”。

  而“银河”“河汉”的焦点手艺不只局限于此,“河汉一号”夺冠后,一些外媒认为其次要计较机能仍是美国芯片供给的,可是他们也不克不及不认可的,是“河汉一号”背后的奥秘兵器——完全由中国设想制制的互联通信手艺,该手艺可以或许使数据以惊人的速度正在所有的处置器之间来回传输。能够说,正在系统越来越复杂、规模越来越复杂的现代超等计较机中,互联做为环节焦点手艺,其地位丝毫不亚于CPU。“河汉一号”上利用的互联架构处置数据的速度比很多超等计较机遍及采用的InfiniBand互联架构大约快了一倍。

  CPU+GPU异构融合系统立异思是我国超等计较机研制团队做出的斗胆测验考试。早正在2005年研制30万亿次机时,研制团队就认识到,世界超等计较机研制的CPU并行处置支流手艺已面对妨碍,必需摸索新的系统布局。CPU并行处置系统布局的最大局限正在于CPU制价高、能耗高、系统规模大,于是他们把目光转向流处置器和新的系统布局。沿着这一簇新的思,团队创制新的提出了“CPU+GPU”的异构融合系统布局理论。异构系统布局设想的难点正在于若何实现料想的运转速度、效率和节能程度。当利用了“CPU+GPU”异构融合系统的“河汉一号”世界舞台上时,证明这条选对了,异构融合系统这一中国人独创的布局很快了世界,为万万亿次、亿亿次等超等计较机系统布局设想带来了新的思,引领世界超等计较系统布局成长新的手艺潮水。

  “银河”、“河汉”系列超等计较机是中国数十年持续立异冲破的代表。正在国防科大取合做团队几十年的持续攻关过程中,我国全面控制了超等计较机研制的“五大”自从焦点手艺,具备了自从芯片、自从操做系统、互联通信系统等焦点产物的研制能力和财产化使用能力,而且催生了高机能计较为龙头,高机能微处置器取微电子、收集取通信、自从根本软件和消息平安等劣势标的目的配合成长的立异系统,引领中国超算事业稳步向前。伴跟着超等计较机的研制,我国超等计较使用同步成长,超等计较不只带动着国度消息财产成长,并取大数据、人工智能等新兴范畴互相关注,鞭策国度立异驱动成长,正在我国扶植立异型国度的计谋取实践中占领了主要地位。

  “中国人要搞四个现代化,不克不及没有巨型机。”自1978年同志正在全国科技大会上核准搞中国人本人的超等计较机,40年过去了。这40年间,中国从研制出第一台每秒亿次计较的“银河-Ⅰ”巨型机实现“零”的冲破,到“河汉一号”超等计较机染指首个世界第一,再到“河汉二号”连摘TOP500六次桂冠,中国超等计较走过了从“跟跑”到逐渐迈上“领跑”的漫漫征途,这是以来,我国科技成长从艰苦到灿烂的一个缩影。

  能够看到,超等计较机的意义并非只限于研制出大型计较机这一东西,因为超等计较机是最尖端电子消息手艺的调集体,研制出超等计较机就意味着控制电子消息范畴的最尖端环节手艺。而正在“银河”“河汉”系列超等计较机研制过程中的所有手艺立异,全数指向了中国超等计较机成长从起步时就清晰的一个方针——自从可控。中国只要走自从立异的,才能实正正在科技范畴登顶世界鳌头。

  “河汉一号”的另一大特色,是国防科大自从开辟的高平安性软件操做系统。只要具有了自从可控的系统,才能不受制于人,才能确保消息平安。

  总之,“河汉”系列超等计较机曾经融入国度立异驱动成长、国度消息平安、“互联网+”、“中国制制2025”等严沉国度计谋和成长打算,并正在支持智能制制、聪慧口岸、聪慧交通、聪慧城市等财产成长、社会公共办事能力等方面阐扬严沉感化。同时,“河汉”超等计较机的使用取示范,引领了办事严沉前沿根本科学研究取深度融入财产成长的“顶天”“登时”的分析使用模式,实现了提拔国度公共资本操纵效率和创制国度愈加公允高效的立异创业,并将中国高机能办事器、计较集群财产化带入到世界第一梯度的新高度。

  拿“第一”虽然鼓励,可是把机械用好才是底子目标。自2010年“河汉一号”研制并启用以来,中国超等计较需求以每年20%-30%的速度增加,超等计较正在加快计谋性新兴财产成长、支持保守支柱财产升级、鞭策科技招商、实现财产堆积等方面阐扬了庞大感化,鞭策了国度科技立异系统的扶植,带动根本研究立异、财产转型升级立异,提拔了国度的各个范畴的科技成长能力,实正成为“算天”“算地”“算人”的“国之沉器”。

  就正在认为中国的成功不外是好景不常时,“河汉二号”再次以大幅前进摘夺了TOP500“六连冠”,峰值机能54.9Pflops,实测机能33.9Pflops,实现了从万万亿次到亿亿次的手艺逾越。

  逃逐不易,引领更难,但中国人不成能永久跟正在发财国度后面人云亦云。2008年6月,IBM“走鹃”表态,把世界超等计较机的速度从百万亿次带入了万万亿次。仅一年半当前,2010年11月,“河汉一号”以每秒4700万亿次的峰值速度和每秒2566万亿次的Linpack实测机能夺得世界TOP500排名的榜首,取得了我国自从研制超等计较机分析手艺程度进入世界领先行列的汗青性冲破。

  为了紧跟飞速增加的现代化扶植需求,上世纪九十年代,国防科大又接连成功研制“银河-Ⅱ”、“银河-Ⅲ”巨型机,机能持续获得大幅提拔,而老一代的“银河”团队功臣,却一位位倒正在了科研一线。这是一种“银河”,一种“胸怀祖国、连合协做、志正在高峰、奋怯拼搏”的质量境地。正在强烈的平易近族感中,“银河”团队打破了外国的垄断,奠基了我国正在巨型机研制范畴的国际地位。

  现正在,我国正在“河汉”系列超等计较机上获得的成功不是偶尔,也不是一朝一夕的成果,而是来自一个具有“银河”的团队,历经漫长的试探取发觉、试错和从头出发,冲破数不清的坚苦换来的。如许的勤奋取付出并不是单单为了夺冠,而是为了走出我国自从立异的科研之,为了我国的超等计较手艺不再受制于人。

  1978年,远瞩,决定当即上马巨型计较机研制工程,并把使命交给国防科大。时任国防科大计较机研究所所长的慈云桂时下已60岁高龄,他立下军令状:“就是豁出我这条老命,也必然要把我们本人的巨型机搞出来!”因为其时我们的手艺根本、出产工艺等都取先辈国度存正在庞大差距,以至空白,要把其时中国计较机每秒速度提拔到一亿次,坚苦沉沉。而五年后,研发团队冲破环节手艺、完成全体设想,把零件系统的250万个焊点一个个焊起来,“银河-Ⅰ”巨型计较机最终研制成功,这宣布着中国成为了继美、日之后,世界上仅有的设想和制制亿次巨型机的国度。

  而现正在,“河汉三号E级原型机”曾经研制成功,系统立异设想了“迈创”众核处置器、互毗连口芯片和由器芯片3大芯片,4类计较、存储、办事结点,10余种PCB电板,实现各环节手艺范畴全体自从立异。颠末几十年勤奋,“银河”取“河汉”控制了全面自从焦点手艺,所有焦点手艺和产物不再被国外卡脖子,打破了2015年美国对国防科大和“河汉”系超算核心的高端芯片、高手艺禁运。

  本年11月,新一期全球超等计较机500强榜单发布,美国超等计较机“Summit”以峰值速度每秒20亿亿次占领榜首。正在上榜的超算总数上,中国以227台位居第一,美国为109台。从“河汉一号”夺冠到美国的“极点”居首,期间履历了日本的“京”、美国的“红杉”和“泰坦”、中国的“河汉二号”和“神威·太湖之光”,能够看出,美国、中国、日本同处于世界超等计较机研制的领先行列,构成了正在具系统统替领先的款式。我国超等计较机正在四十年的成长过程中获得,逐步具备了从自从微处置器、自从互联、自从软件系统到自从使用的全方位自从立异研制能力。正在这个过程中,“银河”取“河汉”正成为中国迈向世界超等计较强国的焦点动力。

  “河汉二号”不只正在新材料、新能源、高端配备制制、航空航天飞翔器设想等范畴阐扬主要感化,同时取日常糊口也互相关注,好比正在PM2.5的预测预告、新型药物的设想、动漫衬着等范畴都有着“河汉二号”的身影。

  让中国的超等计较具有一颗“中国芯”,是中国超算人多年的胡想。做为计较机的“大脑”,CPU等高端处置芯片是超等计较机攻关的焦点环节手艺,也是发财国度严密的高端微处置器。跟着国防科大自从研发的“高涨1000”芯片安拆到“河汉一号”上,从而代替部门进口芯片时,这一胡想变成了现实。正在“河汉二号”上,国产计较芯片更是为系统供给了系统绝大部门计较机能。这表白,我国国产自从芯片的研制取使用取得了立异冲破,为此后“河汉”的全数国产化奠基了根本。