“天河二号”荣登国际TOP500　自主研发彰显中国实力

 

中国研制的“天河二号”超级计算机６月１７日荣登全球超级计算机５００强排行榜榜首，这是时隔两年半后“中国造”再获此殊荣。“天河二号”登顶标志着中国在超级计算机研制的自主可控方面又迈出一步。

“天河二号”问鼎ＴＯＰ５００

时隔两年半后，中国超级计算机运算速度重返世界之巅。国际ＴＯＰ５００组织６月１７日公布了最新全球超级计算机５００强排行榜榜单，中国国防科学技术大学研制的“天河二号”以每秒３３．８６千万亿次的浮点运算速度，成为全球最快的超级计算机。

“天河二号”的峰值速度和持续速度分别为每秒５．４９亿亿次和每秒３．３９亿亿次。这组数字意味着，天河二号运算１小时，相当于１３亿人同时用计算器计算１０００年。

相比之下，美国能源部下属橡树岭国家实验室的“泰坦”从上次第一名降至本次第二名，其运算速度为１７．５９千万亿次。专家们表示，由于“天河二号”的速度比第二名快近一倍，中国有可能保持桂冠至少一年时间。今后，全球最快超级计算机的位置将可能出现由中美日三国计算机交替把持的局面。

（图片：“天河二号”超级计算机系统）

在当天公布的排行榜上，美国劳伦斯－利弗莫尔国家实验室的“红杉”、日本理化研究所的“京”、美国阿尔贡国家实验室的“米拉”分列第三至第五位。中国“天河一号”曾在２０１０年名列榜首，此次已降至第十的位置。

与“天河一号”相比，由１７０个机柜组成的“天河二号”占地面积相差无几，计算性能和计算密度提升了１０倍以上，执行相同计算任务的耗电量仅为三分之一。

由于采用了先进的能效控制机制，尽管最大运行功耗高达１７兆瓦，它仍然是世界上最环保的超级计算机之一。

排行榜主要编撰人之一、美国田纳西大学计算机学教授杰克•唐加拉现场核实了“天河二号”的运算速度。他在接受新华社记者采访时说，对“天河二号”印象“非常深刻”，它拥有超过３００万个计算核心，而且互联网络、操作系统、前端处理器以及软件都是中国自主研发的。

“天河二号”由２８０人历时两年多研制完成，耗资约１亿美元。２０１３年下半年，它将在广州超级计算中心投入运行，其先导系统已开始为生物医药、新材料等领域用户提供服务。

 

自主研发彰显科技实力

超级计算机是国家科研的一个基础工具，为解决经济、科技等领域一系列重大挑战提供了重要手段，对提升综合国力也具有战略意义。全球超级计算机５００强排行榜主要编撰人之一、美国伯克利劳伦斯国家实验所副主任霍斯特•西蒙说，“天河二号”最引人关注的就是“大量硬件和技术由中国自主研发”，比如Ｋｙｌｉｎ　Ｌｉｎｕｘ操作系统、前端处理器和互联网络等，“这表明中国能以自主研发的技术建造一个大型计算机系统”。

作为我国当前主频最高的新一代高性能通用ＣＰＵ——“飞腾－１５００”构成了“天河二号”的服务阵列，约占全部ＣＰＵ的八分之一。“天河二号”工程新闻发言人李楠坦陈，国产ＣＰＵ与国际上最好的ＣＰＵ尚有差距，同时出于软件兼容性的需要，这台机器目前还无法完全使用国产ＣＰＵ。

在ＣＰＵ、应用软件等“短板”领域奋力追赶的同时，更多“中国创造”已经走向“中国领先”。

（图片：“天河二号”超级计算机系统）

“体系结构是超级计算机的筋骨。我们在技术路线和关键技术上走出了一条全新的路子，引领了国际潮流。”天河二号总设计师廖湘科说。

独具匠心的“ＣＰＵ＋ＧＰＵ异构融合体系”，在“天河一号”中获得成功。今天，这种结构已被国际上很多超级计算机采用。

这一次，中国设计师们再辟蹊径，又为国际公认的异构体系引入了新的成员：“天河二号”出人意料地没有继续使用ＧＰＵ，而是用被称为ＭＩＣ的英特尔部件作为加速器。

这一被称为“新型异构多态体系结构”的全新搭配方式不仅大大提高了机器的计算速度，还将“天河二号”的应用从科学计算拓展至高效大数据处理、高吞吐率和高安全信息服务等多个领域。

美国英特尔公司副总裁雷杰伯•哈兹拉说：“天河二号的进步不仅对中国的科学界和产业界有利，而且将推动数十年内世界超级计算机的技术发展水平。这台机器和其他超级计算机为全球日益增长的大数据处理需求提供了基础设施。”

 

中国“水晶球”大有用武之地

在唐加拉眼里，超级计算机是可以预知未来的水晶球。中国的“水晶球”不仅为科学家们搭建了研究大科学、大工程、大数据等挑战性问题的平台，也承担着对接日常信息需求、提升产业创新能力的职责。

——回溯地球上的气候变迁历史，天河一号可以模拟２０００年前的变化，天河二号则可以模拟到５０００年前甚至更远。

——电影《阿凡达》动漫渲染制作耗时一年多完成。如果用天河二号，仅用１个月就可制作出与《阿凡达》动染效果相当的影片。

——传统手段研发新车，一般要经过上百次碰撞实验、历时两年多才能完成，而利用天河二号进行模拟，只需３到５次实车碰撞、两个月即可实现……

作为广州超级计算中心的主机，“天河二号”将在２０１３年下半年安装交付。

两年前开始在国家超级计算天津中心运行的“天河一号”，至今已有６００多家用户。中心主任刘光明介绍说，“天河二号”研制成功后，很多老用户迫不及待地提出新的使用申请。

国防科大计算机学院政委刘学民说：“我们期待与全世界的科学家开展更多合作，共同为全球性问题探索解决方案。”

来自德国尤利希科学中心的塞巴斯第安•施密特说：“天河二号是世界上最好的计算机之一，我相信科学家们能利用这一最新工具解决科学领域的很多问题”。他认为，在能源、环境安全等全球性问题面前，各国科学家和计算机工程师之间应该开展更广泛的合作。（完）

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责任编辑：蔡畅

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