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2014年5月27日,在廣州市市長陳建華,英國商務、創新與技能國務大臣文斯·凱布爾博士的共同見證下,國家超級計算廣州中心(以下簡稱廣州超算中心)與英國哈璀超級計算中心(以下簡稱哈璀超算中心)簽署《戰略合作備忘錄》。此舉標志著廣州超算中心在國際化戰略合作方面邁出重要一步,將為廣州、廣東乃至中國的經濟社會發展提供強大的引擎。
簽署《戰略合作備忘錄》後,國防科大研究員、國家超級計算機中心常務副主任盧澤新在接受記者采訪時表示,廣州超算中心是廣州市『科技一號工程』,這裡有全球最快的超級計算機『天河二號』,通過這次國際化戰略合作『天河二號』將邁入應用的『快車道』,為廣東產業發展提供大數據支橕,成為提供高性能計算、高吞吐信息服務和海量數據處理能力的世界一流的超級計算中心,支橕廣東省產業昇級,推動廣州科技創新。
全球最快的超級計算機『天河二號』
『如果把普通計算機的運算速度比做成人走路,那麼超級計算機就達到了火箭的速度。在極高的運算速度下,人們可以通過數值模擬來預測和解釋以前無法實驗的自然現象。就拿天河二號來說,13億人用計算器算1000年纔能達到天河二號1小時的計算量。』盧澤新說。
據了解,國家超級計算廣州中心於2013年11月由國家科技部正式授牌,總投資超過25億元人民幣,是國家『十二五』『863計劃』重大科技項目,由廣東省政府、廣州市政府、國防科學技術大學、中山大學四方共同建設。
『天河二號』超級計算機系統是國家863計劃和核高基重大專項的標志性成果,是新一代銀河高性能計算機關鍵技術突破的成功應用,一期系統峰值計算速度每秒5.49億億次、持續計算速度每秒3.39億億次、能效比每瓦特19億次,雙精度浮點運算,位列2013年6月、11月世界TOP500排行榜第一,綜合技術水平處於國際領先地位,是我國超級計算技術發展取得的重大進展, 2015年底將提供每秒11億億次高性能計算機系統。
2013年下半年,『天河二號』一期系統安裝交付位於中山大學東校區的國家超級計算廣州中心。記者看到,『天河二號』佔地約800平方米,由170個機櫃組成。
盧澤新告訴記者:『天河二號是當今世界上運算速度最快的超級計算機,綜合技術處於國際領先水平。它有五大特點:一是高性能,峰值速度和持續速度都創造了新的世界紀錄。二是低能耗,能效比為每瓦特19億次,達到了世界先進水平。三是應用廣,主打科學工程計算,兼顧了雲計算。四是易使用,創新發展了異構融合體系結構,提高了軟件兼容性和易編程性。五是性價比高』。
『如果把普通計算機的運算速度比做成人走路,那麼超級計算機就達到了火箭的速度。在極高的運算速度下,人們可以通過數值模擬來預測和解釋以前無法實驗的自然現象。就拿天河二號來說,13億人用計算器算1000年纔能達到天河二號1小時的計算量。』盧澤新說。
據介紹,在信息爆炸和科學不斷進步的時代裡,要推動一個領域繼續向前發展,超級計算機的存在必不可少。如今,超級計算機也成為衡量一國科技實力的標志,在諸如天氣預報、基因工程、核工業、軍事、天體物理模擬、航空航天等高科技領域大展身手。
在產業昇級方面,天河二號可應用於汽車、船舶、機械制造、電子產品等傳統產業的昇級轉型,形成『創新、設計、制造』的完整產業鏈;可應用於節能、環保、生物制藥、新材料、新能源等戰略性新興產業,是支橕產業創新發展的倍增器;還可直接帶動微電子、光通信、軟件研發等相關產業的發展,是引領高端信息產業發展的輻射源。
超級計算機開始滲入廣州產業
『智慧城市的建設也可以用到「超算」。現在廣州有20萬個攝像頭,目前處於有事纔找視頻的狀態,如果對這些信息進行管理、控制,進行數據分析後再加以利用,對城市建設將產生很大幫助。』
盡管如此,由於早期的超級計算機大量應用於國家級的科研項目,讓公眾對超級計算機還十分陌生,造成一個超級計算機跟自己的生活關系不大的印象。但實際上,隨著超級計算機的不斷發展,它所延伸的領域大多已與民生息息相關。數據顯示,『天河一號』為汽車裝備、石油物探、動漫渲染、生物醫藥等相關企業帶來上億元效益,輻射區域和行業經濟規模近百億元。
『天河二號』作為廣州超算中心的主機,在計算規模、計算精細度和計算效率等方面已大大超過『天河一號』,它的運用已滲入廣州產業。
盧澤新介紹,計算效率尤其顯著,以500人規模的全基因組信息關聯性分析為例,華大基因利用自有計算機系統需1年時間,利用『天河二號』只需3個小時。
以汽車設計為例,在超級計算機的幫助下,原來需要兩至三年的新車型設計,可縮短到5個月完成,並可模擬實現優化設計、防撞性能測試。
『天河二號』先導系統運行以來,已經在生物醫藥、汽車設計與碰撞、動漫、氣象研究等領域開展應用,共吸引200多個客戶,最新資源運用率達到80%。目前,『天河二號』已應用於生物醫藥、新材料、工程設計與仿真分析、天氣預報、氣候模擬與海洋環境研究、數字媒體和動漫設計等多個領域,開始為多家用戶單位提供超級計算服務。
據了解,隨著超級計算機的不斷發展,它所延伸的領域大多已與民生息息相關,例如與人們生活密切相關的天氣預報和氣候模擬、地震預報、三維地圖以及大數據等應用。『智慧城市的建設也可以用到「超算」。現在廣州有20萬個攝像頭,目前處於有事纔找視頻的狀態,如果對這些信息進行管理、控制,進行數據分析後再加以利用,對城市建設將產生很大幫助。』盧澤新表示。
將與英國在『大數據』領域進行合作
超級計算機開發『大數據』軟件在智慧城市、個性化醫療、天體物理等方面也有著廣泛的應用前景。據了解,目前整個珠三角以及港澳地區,均有大量的數據運算需求。以廣州地區為例,共有規模以上醫藥企業76家,產值近120億元,均擁有極高的藥理試驗性數據運算需求。
相比超級計算機硬件的快速發展,目前全世界更看重超算應用領域的研究。
盧澤新認為,『天河二號』超級計算機的建造服務於公共事業,在硬件速度上已經是全球第一,但目前我們的短板主要體現在軟件和應用方面。據了解,我國在超算應用領域還十分薄弱,九成以上的超算軟件都依賴國外進口。這也導致我國雖然擁有性能很強的大型超算系統,卻缺乏相匹配的大規模並行軟件,很多大型超級計算機不得不拆分成小規模的集群來跑應用,大系統並沒有發揮出應有的價值,『這實在是一種很大的浪費』。
在談到為何與英國方面進行合作,盧澤新表示,哈璀超算中心(The Hartree Centre)隸屬於英國科技設施委員會,在軟件開發領域處於世界先進水平,致力於拓寬和深化高性能計算用戶群對軟件的使用和『大數據』應用開發,從而創造經濟效益。
『即將到來的大數據時代,更是對人類的數據駕馭能力提出了全新的挑戰,運用超級計算機解決大數據時代的重大問題迫在眉睫。與英國強強合作意味著全球最快的超級計算機邁入應用「快車道」。』
盧澤新說:『比如,石油勘探,我們看不見油,最直接的方式就是打孔,但打孔成本太高,要靠人工地震波進行探測,再進行數據分析。這種計算,不管是硬件還是軟件,負荷都是非常龐大的。借助超級計算機的不斷發展,運用人工地震波探測,龐大的石油勘探地震數據計算纔成為可能。』
除了石油勘探,超級計算機開發『大數據』軟件在智慧城市、個性化醫療、天體物理等方面也有著廣泛的應用前景。據了解,目前整個珠三角以及港澳地區,均有大量的數據運算需求。以廣州地區為例,共有規模以上醫藥企業76家,產值近120億元,均擁有極高的藥理試驗性數據運算需求。而廣州在『天河二號』的開發過程中,還將在番禺南沙等地,建立超算分中心,利用光纖與位於大學城的主中心連接,更貼近的滿足企業實時運算需求。
除了與英國合作之外,廣州超算中心還與廣州工研院、廣汽研究院等機構、企業聯合開展應用軟件研發。『天河二號的資源是完全向社會開放的,包括中小微企業等用戶,如果確實有超算的需要,未來都可在國家超算廣州中心的網頁上進行申請,提交課題。』盧澤新還表示。