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超级计算机,它是国之重器不可或缺的一环,属战略高技术领域。是全球各国角逐的科技制高点,对一个国家的重要性不亚于核武,它代表着中国互联网技术的开元盛世。

崔嵬赫奕,张天地之神威

1300年前,李白在《明堂赋》中写下了这句话,用来赞赏当时中国建筑的巅峰之作东都名堂,以及这座巅峰建筑背后所代表的唐朝开元盛世。1300年后我们继承了这句话,用其中的“神威”二字来命名一台超级计算机:神威·太湖之光

神威·太湖之光

对一个国家来说,超算的科技地位和核武差不多。一个国家如果没有核武,就代表没有国际发言权。拿韩国和朝鲜来说,韩国GDP全球前十,比俄罗斯都高。但日本不照样没事就薅两把韩国的羊毛,而朝鲜的GDP还不到韩国千分之一,日本敢没事就搞两下朝鲜吗?根本就不敢, 朝鲜的炮管可对着它呢。美国总统访问韩国顶多算家庭和睦,美国总统访问朝鲜就是世纪大事,这就是有没有核武的区别。超级计算机也一样,虽然超算的作用,不像核武那么直白、明显,不过也并不亚于核武。

比如当年太湖之光面世时,美国军方直接把核武器的安全等级,调高了一级

各种缘由 ,你们细想,这就是超级计算机的重要性,超算就相当于网络世界的核武。而这台太湖超算,就是中国最先进的超算。整个机器由40个运算机柜,和8个网络机柜组成。每个运算机柜,比双开门冰箱还大,每个机柜中都分布着500多个运算节点,共计1024块处理器。每个处理器都有260个运算核心,而整台太湖超算,一共有4万多块处理器。

对一台超算来说,峰值运算速度、 持续运算速度和性能功耗是最重要的指标。太湖之光的峰值性能125.436PFlops,持续性能93015PFlops,性能功耗6051MFlops/W,每一项都走在了世界前列。Flops是每秒浮点运算次数的意思,这个单位经常被用来估算电脑效能,而Flops前面通常会加上M(mega) P(peta)这些字母来表示不同的次数单位,一个P FLOPS相当于每秒1000兆(1015)次的浮点运算,一个M FLOPS相当于每秒100万次(106)次的浮点运算。

太湖之光的三项指标换算过来就是,峰值性能每秒12.5亿亿次, 这个单位不是一个亿, 而是两个亿,持续性能每秒9.3亿亿次,性能功耗一瓦电60.51亿次。这样听起来数字是很壮观,但还是有点不太直观。乔一用一个比喻来说,太湖之光的峰值运算速度是每秒12.5亿亿次,相当于全世界72亿人全一起用计算器连续不间断的计算32年才比得上太湖之光一分钟的计算量,这就是超级计算机的威力

中国科幻小说的里程碑《三体》中,有一段关于用足够大的人力阵列模仿计算机运算的假想,这段假想曾经震撼我们的认知。现在,即使是这种科幻假想也不能超越超级计算机的计算能力。从这个角度看,在超级计算机领域里我们已经超越了未来。

2016年神威·太湖之光正式登场

一经面世就占据了当年超级计算机排行榜榜首。太湖超算的各项数据都是第2名的足足3倍,而第2名就是是美国。该排行榜是国际超级计算机大会组织的排行榜权威性全球第一。

从2008年开始中国就一直是该排行榜的第一名,在太湖之前大名鼎鼎的天河一号和天河二号超算就已经实现了七次夺冠。天河一号和天河二号虽然都是中国超算的里程碑,但是在太湖之光之前天河系列作为中国超算的巅峰一直有一个小心病,就是天河系列使用的是英特尔的至强系列处理器,它并不是我们的自主知识产权。

2015年美国下令禁止向中国出口高性能处理器,天河系列戛然而止。而天河系列戛然而止的第二年神威·太湖之光就面世了。

太湖之光之所以能够超越天河系列的地位,就在于太湖超算是我们完全的自主知识产权,太湖的处理器使用的是国产的申威26010芯片,这块芯片28nm制程、 主频1.45GHz并且除了芯片之外,整个系统也是在Linux基础上开发的国产系统神威睿思。就连系统的C语言编译器都是国产的神威编译器,太湖之光的国产率达到了85%,整个机器除了水冷设备用的是欧洲公司克莱门特外其它都是国产。该水冷设备我们并没有被卡脖子,用克莱门特纯粹是因为这东西其实没多少技术含量,没必要为了它单独定制生产线,精力得花在关键技术上。太湖之光从面世,就被许多科研团队看上了。

盛名之下无虚士,太湖超算的成绩也证明了它的能力

我们熟知的C919国产大飞机,就是太湖超算提供的飞行模拟数据,它还给国家流体力学实验室提供了计算数据,精确预测了天宫一号返回舱的飞行路线,其它研究项目更是数不胜数。从为中国提供极端气候和自然灾害模拟的清华大学地球系统项目,再到加速了白血病、 癌症药物设计进度的上海药物所病理研究项目,这些在各自领域内具有领导性的研究项目都有太湖之光提供的帮助。

2016年中科院和清华大学联合研究的全球大气非静力云分辨模拟”应用,夺得了当年“戈登贝尔奖”,这个研究就是依托太湖超算的计算能力达成的。

戈登贝尔奖是1987年设立的奖项,主要颁发给计算机高性能应用领域最杰出的成就,相当于该领域的诺贝尔奖。同时在2016年获得提名的6个项目中,其中有3个都是在太湖超算上完成的。

一个国家把戈登贝尔奖包揽一半,这是第一次

高性能应用都是如此,太湖在其它领域的应用更不用多说了,太湖的意义其实不仅于科研应用,它还代表了国家自主技术的意志,它 叫“核高基”项目。这个核并不是核武的核,而是核心的核,扩展开来描述就是核心高科技技术和基础软件研究。

2006年国务院发布了国家长期科学技术发展规划纲要,在纲要中一共列举了16个重大科技专项,载人航天 、探月工程等等,核高基项目也并列其中重要程度不言而喻。此项目的计划时长有足足14年。

从2006年到2020年,总投入超过1000亿元,太湖之光的处理器 ,申威26010就是“核高基”项目的成果之一。除了核高基项目的支持,太湖之光还有更多国家意志的代表而太湖之光是神威系列超级计算机的丰碑,而神威系列超级计算机从立项第一天起,就是由国家并行计算机工程技术研究中心牵头,技术研究则由中国解放军国防科技大学,也就是我们常说的“国科大”承担。

在国家并行计算机技术研究中心的牵头下,1999年神威1型计算机问世了,在国家气象中心投入运行。2001年第二台神威1型在上海落地是上海超级计算中心的核心计算机。此后多年,该研究中心一直在推进神威系列超级计算机太湖之光的雏形其实在2013年就出现,研制周期用了3年。

2015年时,美国为了遏制中国的超算能力而禁止高技术芯片的出口,禁令下达时,华尔街认为,中国的超算能力会就此止步,美国的超算能力将重回世界第一。于是,预测美国超算公司的股票会大涨,纷纷把钱投进股市,结果在这个风口浪尖上一直保密的太湖之光迅速面世,打了美国一个措手不及。

太湖之光,被评为世界第一超级计算机那天,中国计算机学会,高性能计算专委会的秘书长张云泉表示,“其实我们在去年年底,就知道太湖有拿世界冠军的能力,但当时出于保密考虑一直没有对外发布。美国的芯片禁运反而缩短了中国的研制周期,西方的芯片禁运,对中国可谓利大于弊。”语气里充满了凡尔赛的味道。

2016年太湖超算面世后,一个美国人发表了看法:中国已经在这场比赛里大幅领先

中国超级计算机系统的每一部件,都是本土制造,意义重大。”这个美国人就是美国劳伦斯伯克利国家实验室的主任,西蒙。要知道的是这个实验室可是美国三大国家级实验室之一,搞出了原子弹和1nm制程芯片的劳伦斯伯克利实验室。

这种顶级对手人才的承认,其实就是太湖之光实力最好的诠释

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