新華社天津7月26日電 題：國(guó)產(chǎn)百億億次超算技術(shù)實(shí)現(xiàn)新突破 “天河三號(hào)”E級(jí)原型機(jī)完成研制部署

新華社記者 楊維成、毛振華

近日從位于天津?yàn)I海新區(qū)旗下開發(fā)區(qū)的國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心傳來消息，我國(guó)自主研發(fā)的新一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——“天河三號(hào)”E級(jí)原型機(jī)完成研制部署，并順利通過分項(xiàng)驗(yàn)收。該原型機(jī)系統(tǒng)采用了三種國(guó)產(chǎn)自主高性能計(jì)算和通信芯片。在此基礎(chǔ)上，“天河三號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)于2020年研制成功。

持續(xù)攻堅(jiān)再攀新高峰

“超級(jí)計(jì)算機(jī)已成為一個(gè)國(guó)家信息技術(shù)創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)，國(guó)家綜合國(guó)力提升的強(qiáng)大支撐，以及快速發(fā)展高端信息技術(shù)的牛鼻子。”國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心主任劉光明表示。

百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)也就是E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)。當(dāng)前，新一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃是國(guó)際上高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。美國(guó)和日本均已提出E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃，擬在2020年或之后完成研制。

我國(guó)超算問鼎世界桂冠是從部署在國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心的“天河一號(hào)”起步。一路走來，先后有“天河二號(hào)”和“神威·太湖之光”等傳承和發(fā)展。面對(duì)超算發(fā)展新趨勢(shì)，2016年，科技部結(jié)合“十三五”發(fā)展規(guī)劃，通過國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持，開始分兩期啟動(dòng)我國(guó)E級(jí)計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃。第一期主要為“E級(jí)計(jì)算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)”研究，安排了三個(gè)E級(jí)原型樣機(jī)的研制，第二期為具體研制Ｅ級(jí)計(jì)算機(jī)。

國(guó)防科技大學(xué)和國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心等團(tuán)隊(duì)合作承擔(dān)了“天河三號(hào)E級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)”研制項(xiàng)目。經(jīng)過兩年多的持續(xù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和突破，原型系統(tǒng)研制成功，并在國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心部署完成，7月22日順利通過科技部高技術(shù)中心組織的分項(xiàng)課題驗(yàn)收，隨后將逐步進(jìn)入開放應(yīng)用階段。

創(chuàng)新為先實(shí)現(xiàn)自主可控

相比上一代超級(jí)計(jì)算機(jī)，“天河三號(hào)”是一個(gè)劃時(shí)代的先進(jìn)技術(shù)作品。它實(shí)現(xiàn)了豐富的技術(shù)創(chuàng)新，這在原型機(jī)上已經(jīng)得到淋漓盡致的體現(xiàn)。

“幾十年的積累和不斷的技術(shù)創(chuàng)新，在‘天河’超級(jí)計(jì)算機(jī)核心關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了整體自主可控?！眲⒐饷髡f，在“天河三號(hào)E級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)”項(xiàng)目實(shí)施中，團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)了三款芯片：“邁創(chuàng)”眾核處理器（Matrix-2000+），高速互連控制器，互連接口控制器；設(shè)計(jì)了四類計(jì)算、存儲(chǔ)和服務(wù)結(jié)點(diǎn)，十余種印制電路板；設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了新型的計(jì)算處理、高速互連、并行存儲(chǔ)、服務(wù)處理、監(jiān)控診斷、基礎(chǔ)架構(gòu)等硬件分系統(tǒng)，以及系統(tǒng)操作、并行開發(fā)、應(yīng)用支撐和綜合管理等軟件分系統(tǒng)。

依托于全面技術(shù)創(chuàng)新，“天河三號(hào)Ｅ級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了可適應(yīng)科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理多應(yīng)用需求的柔性體系結(jié)構(gòu)，突破了計(jì)算訪存通信三方平衡的高性能計(jì)算結(jié)點(diǎn)技術(shù)，可支持十萬(wàn)結(jié)點(diǎn)規(guī)模的高速互連和光電混合高速信號(hào)傳輸技術(shù)，高效靶向散熱冷卻技術(shù)，用戶透明的高性能計(jì)算環(huán)境軟件支撐等技術(shù)。

在原型機(jī)上關(guān)鍵技術(shù)的突破，支撐了“天河三號(hào)”百億億次整機(jī)系統(tǒng)研制全面計(jì)算、訪存、通信性能平衡的設(shè)計(jì)方案。未來，“天河三號(hào)”將對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的計(jì)算、互連通信核心芯片再進(jìn)行全面升級(jí)，進(jìn)一步完善可支持艾字節(jié)（EB）級(jí)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的層次式存儲(chǔ)系統(tǒng)，優(yōu)化適用高性能計(jì)算和高效大數(shù)據(jù)處理的柔性體系結(jié)構(gòu)。利用2到3年的時(shí)間，預(yù)計(jì)在2020年左右，打造出全自主的具有國(guó)際領(lǐng)先水平的新一代“天河三號(hào)”E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)。屆時(shí)，其運(yùn)算能力將比“天河一號(hào)”提高200倍，實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

應(yīng)用驅(qū)動(dòng)諸多領(lǐng)域發(fā)展

在劉光明看來，性能卓越的國(guó)產(chǎn)新一代超算“既好看又中用”。它將有助于解決我國(guó)高性能計(jì)算能力問題，為解決我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)研究等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問題提供不可替代的重要技術(shù)手段。同時(shí)可直接提高科研院所的科技創(chuàng)新能力，提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

“國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心是國(guó)際上首個(gè)依靠高技術(shù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)收支平衡的超算中心?！眹?guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心應(yīng)用研發(fā)部部長(zhǎng)孟祥飛介紹，中心使用的“天河一號(hào)”已經(jīng)是世界上獲得最廣泛應(yīng)用的超級(jí)計(jì)算機(jī)，每天運(yùn)行的計(jì)算任務(wù)超過1400個(gè)，用戶涵蓋油氣勘探、高端裝備制造、藥物研發(fā)、霧霾預(yù)警預(yù)報(bào)等領(lǐng)域的重點(diǎn)科研、企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)近1600家。

“天河一號(hào)”累計(jì)支持國(guó)家科技重大專項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等重大項(xiàng)目超過1300項(xiàng)，涉及經(jīng)費(fèi)超過20億元，取得國(guó)家級(jí)、省部級(jí)等重要獎(jiǎng)勵(lì)成果及出版成果超過2000項(xiàng)。通過先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、先進(jìn)工藝優(yōu)化、先進(jìn)材料研發(fā)等，為企業(yè)年均新增經(jīng)濟(jì)效益超過30億元。

孟祥飛說，未來，國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心將依托“天河三號(hào)”，構(gòu)建超級(jí)計(jì)算與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能深度融合的高性能計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，將在長(zhǎng)效高分辨率氣候氣象預(yù)報(bào)、大規(guī)模航空航天數(shù)值風(fēng)洞、地震地質(zhì)研究和油氣能源勘探、腦科學(xué)與基因工程等一系列超大規(guī)模計(jì)算與模擬，以及涉及國(guó)計(jì)民生、信息安全的政務(wù)數(shù)據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、基因健康等大數(shù)據(jù)分析處理領(lǐng)域，發(fā)揮支撐和平臺(tái)作用。

該中心還將進(jìn)一步引領(lǐng)天津智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，以“京津冀大數(shù)據(jù)協(xié)同處理中心”等為載體，對(duì)接雄安新區(qū)，全面服務(wù)京津冀協(xié)同創(chuàng)新，成為京津冀區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展的重要引擎。