中国超算 惊艳世界

“神威·太湖之光”神在何处？

制图：潘旭涛

“申威26010”众核处理器。

新华社记者 李 响摄

　　6月20日，德国法兰克福国际超算大会（ISC）公布了新一期全球超级计算机500强榜单，由国家并行计算机工程技术研究中心研制的“神威·太湖之光”运算速度夺得世界第一。更令人振奋的是，这套系统实现了包括处理器在内的所有核心部件全面国产化。

　　“神威·太湖之光”运算速度究竟有多快？它可以在哪些方面大显身手？核心部件的国产化意味着什么？国产超级计算机的推广应用还需要在哪些方面不断完善？记者带您寻找答案。

　　1分钟完成地球人32年计算

　　江苏，国家超级计算无锡中心。“神威·太湖之光”的机身就安放在一间约1000平方米的房间内。它由40个运算机柜和8个网络机柜组成，每个运算机柜比家用的双门冰箱略大。打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中；每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器。据统计，一台机柜装有1024块处理器，整台“神威·太湖之光”共有40960块处理器。

　　这样一个“庞然大物”的运行速度究竟有多快？国际超算大会上传来的数据显示，“神威·太湖之光”系统的峰值性能为12.5亿亿次/秒，世界第一；持续性能为9.3亿亿次/秒，还是世界第一。

　　“简单来说，这套系统1分钟的计算能力，相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年；如果用2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机作参照，‘太湖之光’相当于200多万台普通电脑。”对此，国家超级计算无锡中心主任杨广文作了一个形象的比较。

　　“每一块处理器相当于20多台常用笔记本电脑的计算能力，4万多块再组装到一起，速度之快可想而知。”

　　据了解，在全球超级计算机500强榜单上，名列前十的除了“神威·太湖之光”，还有中国的“天河二号”、美国的“泰坦”与“红杉”、日本的“京”、美国的“米拉”与“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德国的“花尾榛鸡”和沙特阿拉伯的“沙欣II”。但在运算速度上，“神威·太湖之光”接近“天河二号”的3倍，美国“泰坦”的5倍，超过排名第二到第五的4台超级计算机运算速度的总和。

　　超级计算机500强排名发起人杰克·唐加拉表示，相比10年前中国只有28台超级计算机进入世界500强榜单并且名列30名以外，“在超级计算机历史上，中国进步的速度和广度前所未有。除了美国的领先地位被打破，中国的整体阵容也大大超越了其他国家。”

　　榜单上的成绩证明了唐加拉的看法。因为不仅排在前两名的计算机属于中国，整个500强榜单里中国入榜的超级计算机数量达到167台，超过美国的165台。

　　事实上，中国在1958年才刚刚开始在超级计算机领域的探索。从首台数字电子计算机——103机到1983年成功研制“银河”系列超级计算机，再到曙光系列、神威超级计算机，中国在这一领域的发展越来越快，成果越来越多。

　　预测天气检查身体更加准确

　　超级计算机为何需要拼速度？计算快能够带来更好的应用吗？

　　针对这一问题，中山大学数据科学与计算机学院院长钱德沛表示，计算机速度越快，性能越好，那么在应用过程中精准度就会越高，提升了检测和预判的准确性。

　　比如在预测天气方面，近年来准确度的提升就离不开超级计算机的功劳。北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院王兰宁教授表示，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。

　　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。

　　更值得一提的是，“神威·太湖之光”系统可以在30天内完成未来100年的地球气候模拟，这在之前是不可想象的。有专家表示，以往过去2到3小时才能发出的海啸预警，现在最快十几分钟就可以完成。

　　除了预测天气，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。

　　“现在已经可以实现倒推排查究竟是哪个排放点导致了某次大气污染，未来将能够实现每个小区、每个居民点空气质量的准确预报。”中科院深圳先进技术研究院副研究员陈荣亮说。

　　而在医疗方面，超级计算机能够通过扫描真人的血管系统，运用3D建模技术建立动脉系统模型，成功地再现整个人体的动脉系统。陈荣亮近日便用“神威·太湖之光”对人体血流进行了模拟与分析。

　　“过去，对一个可能发生脑梗塞的病人，医院难以判断是否要进行支架手术，一般都会通过从大腿动脉处放进测压导丝进行测量，这种方式既危险又痛苦。如今，经过模拟计算，只要血流储备分数小于0.8，就要做手术。”陈荣亮说。

　　此外，钱德沛表示，不论是在石油勘探、生物信息、新药创新、材料化工，还是环境科学、船舶工程、航空航天设计、传统制造业改造等方面，超级计算机都可以发挥作用。