粤超级计算机冲击E级算力，布局迈向多个分中心 发力超算新高度 驱动世界级创新

国防科技大学计算机学院计算机研究所科研人员在测试“天河二号”超级计算机系统。新华社发

位于国家超算广州中心的“天河二号”。

实习生庄欢摄

42，这是科幻电影《银河系漫游指南》中，超级计算机对宇宙奥秘给出的最终答案。

打破科幻与现实界限的，是通过超级计算机解答“天问”的信念和实践。

“计算是生产力、影响力、竞争力，计算驱动一切。”在“天河二号”机房外面，国家超级计算广州中心主任卢宇彤这样说。

数字经济时代，超级计算机就是参与竞争的大国重器。南方日报记者走访发现，广东在这一领域正走在全国前列：不仅集聚了全国六大超算中心中的两个，各地超算分中心和企业、高等院校的超算建设也如火如荼。

与此同时，关键零部件和大型运算程序大多依赖进口，设备迭代升级压力大等，也成为广东超算的现实挑战。

日前发布的《广东省推进新型基础设施建设三年实施方案（2020—2022年）》也提出，支持国家超级计算广州中心、深圳中心升级改造，增强高性能计算能力和云平台能力的拓展应用，支持鹏城“云脑”、珠海横琴、东莞大科学等智能计算平台建设，打造世界领先的超级计算高地。

●南方日报记者王彪实习生罗雅情

上天下海，科技创新“算”出来

穿过两道玻璃门，在机房特有的“嗡嗡”运行声中，九排百米长、两米多高的黑色机柜“天河二号”高速运转。通过3.2万颗主CPU和4.8万个协处理器，上到天文航天，下到大洋深海，都是它的用武之地。

日前，国产大飞机C919首次在航展上腾空而起，吸引全球目光。

在这背后，离不开“天河二号”：以2.4万个CPU核进行国产大型商用飞机全参数气动优化设计，6天完成以往2年工作量。“世界上航空航天飞行器的设计，70%以上都依赖超级计算机，比拼设计能力很大程度是比拼计算模拟能力。”卢宇彤说。

凭借10.07亿亿次的系统峰值运算速度，2013年到2015年，“天河二号”创下在世界超级计算机500强中连续六次夺冠的纪录。在今年11月发布的全球“超算”500强榜单中，“天河二号”排名世界第六位。

卢宇彤表示，国家超算广州中心（以下简称“广州中心”）自主研发了星光超算应用平台，搭建了面向大气、海洋、物理、生命科学、新材料等各领域的高效运行环境。这在今年的疫情防控中发挥了重要作用。

对没有特效药的未知病毒，“老药新用”最快也最安全，问题的关键在于时间。“以普通计算机的算力，从所有上市药物中筛选出有效药物，需要2—3个月。”广州智睿医药科技有限公司首席执行官谢伟东博士说，该公司在“天河二号”上进行药物虚拟筛选，只用两三天便迅速定位30余种潜在有效药物。

在“天河二号”科研人员加班开发的同时，位于深圳南山区的国家超算深圳中心（以下简称“深圳中心”）也是一片忙碌的景象。“可以腾出平台帮我们做药物筛选吗？”中山大学药学院副院长罗海彬教授焦急询问。深圳中心紧急调配运算资源，协助罗海彬一周内筛选出5种可用药物。

“疫情对城市的影响是多方面的。地铁停运、公交停运的影响有多大，封堵措施是否有漏洞，都需要超算进行模拟。”国家超级计算深圳中心主任冯圣中说。

目前，广州和深圳两个国家超算中心的应用领域还在不断拓展。

广东省环境监测中心的监控室大屏上，红、橙、黄、绿的色块在地图上不停变换——这代表当地空气污染情况由重到轻。

“与广州超算中心合作以来，我们不断优化空气质量模型参数，实现对广东、湖北、湖南、海南、广西、福建等华南六省区未来10天空气质量预测预报。”广东省环境监测中心陈多宏博士说。

沈劲是该中心的高级工程师、空气质量预报员。每天早上8时半，他都要通过空气质量预报系统，查看未来十天每小时的空气污染物预报数据。“高性能计算任务迁移至"天河二号"后，经过调试，单个模型10天自动预报时间可以从9个小时缩短到约5个小时。”

“广州中心不仅要做一流的系统，也要做一流的应用。”卢宇彤说，该中心目前在“全球最具应用影响力超算中心”榜单上位列第五，也是目前我国唯一进入榜单的超算中心。

算力跃升千倍，布局走向多中心

近30年来，超级计算机的性能几乎以每10年提高1000倍的速率暴涨。

后来者始终有追赶机会，但也意味着稍不留神就落在后面。

深圳中心配置的国产曙光6000超级计算机系统，2010年5月实测运算速度达每秒1271万亿次，排名世界第二。然而，在全球超算全力冲刺每秒“百亿亿次的超级算力”（也就是建设E级超级计算机）的今天，已经落伍。

算力相对停滞，但超算的需求却与日剧增。

“十年前有四个需求——服务小企业、服务大企业、服务社会、服务科研；十年后的今天，科研的需求大大增长，服务基础科研，支撑关键性技术突破，发挥社会效益成为深圳超算的首要目标。”冯圣中说。

面对越来越旺盛和多样的超算服务需求，“算力”的供需瓶颈有望很快得到缓解：深圳中心二期选址深圳光明科学城，计划建成持续计算能力达每秒200亿亿次以上的超级计算机系统，比目前性能提升1000倍以上，再次全球领先。

配合二期建设，深圳中心启动了包括国产气象数值预报模式研发、基因测序精准医疗等在内的“十大应用场景工程”。“机器、基建、应用三方面工作同步推进，确保二期建成之日，就是应用成果涌现之时。”冯圣中说。

广州中心则将建设超算分中心作为重要的发展方向。

珠江入海口，南沙天后宫旁边的一栋白色建筑二楼的机房里，几台黑色机柜“嗡嗡”运转。这里是广州香港科技大学霍英东研究院，也是国家超算广州中心南沙分中心。机柜延伸出的光纤专线，北上连通广州中心，东接位于香港的港科大清水湾校区，将广州的超算服务与香港的科研创新紧紧连在一起。

专线建设前，数据传输速率限制了很多科研活动的开展。专注研究海洋动力模型的香港科技大学甘建平教授团队，不得不把硬盘通过邮寄的“笨办法”传给国家超算天津中心，完成一个计算任务，路上就要几天。如今通过专线，运算效率极大提高。

“与"天河二号"之间的专线连接，改变了香港科研团队通过普通国际网络使用超算的状况。”广州香港科技大学霍英东研究院科研和合作办公室主任沈钟透露，自2016年6月试运行到2020年9月，这里累计为近200个港澳和海外团队提供超算服务。

如今，广州中心已经在中山、广州南沙、深圳前海等地成立了九家超算分中心。

更多超级计算机、大数据中心等项目正在广东各地快速发展：阿里巴巴广东大数据综合平台项目在河源签约，腾讯华南云计算基地落户清远，鹏城实验室等单位联合研制的“鹏城云脑II”在11月19日发布的新一期IO500榜单中位列总榜榜首……

推进国产化，硬件软件一个不能少

在广东，越来越多的企业在利用超算推动创新。

广州天河软件园，图普科技展示厅的大屏上，不同店铺的人、货、场多维度图像信息滚动更新。“我们通过智能识别，了解用户喜欢哪一类型的商品，在超算中心进行数据处理，作为提升服务的参考，更好满足消费者需求。”图普科技的市场部门负责人韦光说，搜集到的信息会在进行数据处理后立即删除，以确保个人信息安全。

随着企业规模的提升，部分龙头企业开始着手自建超算平台。“企业自建的超算平台与超算中心是互补关系，例如广汽的设计服务器与"天河二号"的系统连接实现层级化运行，他们依托"天河二号"发布了三款新品。”卢宇彤表示。

对这一点，韦光感触颇深：“图普自己搭建有超算平台，今年疫情期间，视频内容识别的需求爆发，超算中心的算力是我们系统运行最强大的支持，目前部分算力需求也是由"天河二号"满足。”

无论谁来建，自主可控都是绕不过去的重要课题。深调研团队走访发现，推进国产化正被摆在更重要的位置。

卢宇彤透露，下一代的系统升级以国产生态为主，要用国产的软硬件支撑新一代的超算构建，“不仅要有计算能力的硬实力，更重要的要有系统软件生态和应用的软实力”。

这与陈多宏的想法不谋而合。“超算应在硬件选型、软件支撑、技术服务等方面紧密结合行业应用，而不是单纯追求计算速度。”陈多宏建议，可以借鉴云计算技术，进一步提高系统易用性、稳定性。

“一流的超算中心都有对整个行业产生重大影响的科研成果，这也正是我们持续努力的方向。”在冯圣中看来，超算中心的服务水平分为三个层次：计算资源或资源服务，深度技术支持的资源服务，以资源为基础的技术服务。世界领先的超算中心基本做到最后一个层次，聚集数百位细分领域的科学家研发创新。

广东也正在为此而努力。在广州中心，长期工作的团队有80多个人，其中专业研究人员占一半，依托中山大学，超算中心正在形成人才聚集的高地，新进入的人才六成都有海外背景。

随着人才的集聚，硬件的提升，软件的完善，广东的超算发展未来可期。

“超算中心在某种程度上代表了一个国家的综合竞争力。一方面，它是核心科技创新的基础设施；另一方面，超算本身是科技创新，尤其是信息技术创新的结果。”卢宇彤说，超算在未来粤港澳大湾区的国际科创中心建设中，一定会发挥基础、核心、关键性作用。

■智库观察

提高算力就是提升生产力

数据日益成为现代经济的关键资源，数据的处理能力就成为衡量产业是否接入数字时代的重要指标。

随着信息技术面临摩尔定律失效，重大原始创新也面临瓶颈。如何促进生产要素更加高效地流动、对接和组合，成为提升生产力的重要途径，而这必须依赖超强的计算能力。

另一方面，随着科学边界的拓展，实验设备投入向着天文数字高歌猛进，通过大数据模拟代替实验室实验成为推进科研探索的重要途径。

事实上，万物互联的前提，正是万事万物实现数字化表达，也只有将现实物质和人类语言（需求）实现数字化，才能实现数据联通和计算，在确保信息安全和机制公平的条件下，实现社会生产力和人类社会文明程度的提升。

展望未来，谁掌握了最为海量的有效数据，拥有最为强大的数据处理能力，谁就掌握了发展先机。对于以国际科创中心为目标的粤港澳大湾区来说，建设先进算力集群，势在必行，也势在必得。

新闻推荐

江东新区与星河控股集团签署战略合作框架协议 投资220亿元打造高端社区

○本报讯记者张平特约记者俞俊翔近日，江东新区管委会与星河控股集团有限公司签署战略合作框架协议。江东新区党委书记...