“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)揭開(kāi)神秘面紗

從僅用16小時(shí)完成我國(guó)最大面積的石油地震勘探數(shù)據(jù)三維處理，幫助石油企業(yè)找尋油氣資源，到肩負(fù)起中國(guó)基因組學(xué)“思考大腦”的使命，再到為2012年春晚上“天鵝湖”等節(jié)目制作絢爛多姿的背景……“天河一號(hào)”———我國(guó)目前運(yùn)行速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，正揭開(kāi)它神秘的面紗，成為推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)?chuàng)新動(dòng)力。

超級(jí)計(jì)算機(jī)是世界高新技術(shù)領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，是體現(xiàn)科技競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。記者了解到，在“天河一號(hào)”正式投入使用前，我國(guó)高性能計(jì)算資源相對(duì)分散，服務(wù)對(duì)象多為政府、科研單位，未能上升到服務(wù)新興產(chǎn)業(yè)，直接為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的高度。

“天河一號(hào)”的誕生改變了這一狀況。國(guó)防科技大學(xué)研究員徐煒瑕介紹，在科技部2009年正式批準(zhǔn)成立首家國(guó)家級(jí)超算中心———國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心后，天津?yàn)I海新區(qū)和國(guó)防科技大學(xué)加快了項(xiàng)目建設(shè)步伐。經(jīng)過(guò)一年多努力，成功研制出我國(guó)首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“天河一號(hào)”。

“為了這一刻我們等了20多年。”國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心主任劉光明是“天河一號(hào)”發(fā)展的見(jiàn)證者。2010年，他代表天河研發(fā)團(tuán)隊(duì)赴美領(lǐng)取全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)桂冠證書(shū)。

“我們僅用7個(gè)月時(shí)間就完成機(jī)房基礎(chǔ)建設(shè)，4個(gè)月完成‘天河一號(hào)’的安裝與調(diào)試，保證了在超算性能最佳的時(shí)期得到充分利用，使其成為當(dāng)前世界上獲得廣泛應(yīng)用的最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。”劉光明自豪地說(shuō)。

的確“天河一號(hào)”投入使用以來(lái)，已對(duì)我國(guó)科研及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生較為重大的影響。它打破了國(guó)外在高性能計(jì)算核心領(lǐng)域的技術(shù)封鎖和禁運(yùn)政策，為解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、科技等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問(wèn)題提供了重要手段。

深圳華大基因研究院曾代表我國(guó)參與了“國(guó)際千人基因組計(jì)劃”。院長(zhǎng)汪建告訴記者，不斷涌現(xiàn)的海量數(shù)據(jù)成為“基因組學(xué)”進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，而高性能計(jì)算機(jī)為這一領(lǐng)域帶來(lái)了曙光。“使用‘天河一號(hào)’，過(guò)去要一年才能完成的500人基因信息關(guān)聯(lián)性分析，現(xiàn)在只需三個(gè)多小時(shí)，對(duì)于提升我國(guó)的綜合國(guó)力具有重要意義。”

“天河一號(hào)”的出現(xiàn)還大幅提升了我國(guó)高新技術(shù)在國(guó)際上的影響力。目前，歐盟已與天津超算中心開(kāi)展了高性能計(jì)算技術(shù)的項(xiàng)目合作，雙方將共同研討未來(lái)超級(jí)計(jì)算機(jī)及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，為下一代超級(jí)計(jì)算技術(shù)研發(fā)提供指導(dǎo)。

劉光明說(shuō)，包括德國(guó)國(guó)家科研機(jī)構(gòu)于利希集團(tuán)在內(nèi)的國(guó)際企業(yè)用戶，表示希望借助“天河一號(hào)”，逐步擺脫其他國(guó)家對(duì)其在超級(jí)計(jì)算機(jī)方面的技術(shù)控制。

搭建服務(wù)平臺(tái)提高國(guó)家科技創(chuàng)新能力

“天河一號(hào)”從面向用戶看，是一個(gè)多領(lǐng)域融合的公共科技服務(wù)平臺(tái)。它自在濱海新區(qū)投入使用以來(lái)，已服務(wù)于“863”計(jì)劃“973”計(jì)劃等數(shù)十個(gè)國(guó)家重大重點(diǎn)科技項(xiàng)目，使用對(duì)象目前超過(guò)300余家，服務(wù)對(duì)象從中科院、國(guó)家氣象局、國(guó)家海洋局，到中國(guó)石油東方物探公司、國(guó)家動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)示范園等。

“天河一號(hào)”對(duì)提高科研院所和高校創(chuàng)新能力、促進(jìn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)揮了很好的作用，已取得了一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的應(yīng)用成果。其中包括，科技部以及工信部重點(diǎn)支持的全球氣候變化研究、中國(guó)海洋生態(tài)環(huán)境研究、與人類(lèi)健康相關(guān)的基因研究和重大新藥研發(fā)，以及可控核聚變研究等關(guān)乎人類(lèi)生存發(fā)展的重大科研項(xiàng)目的研究。

去年6月，在中科院過(guò)程工程研究所的實(shí)驗(yàn)室里，科研人員利用“天河一號(hào)”開(kāi)展了一項(xiàng)規(guī)模巨大的分子動(dòng)力學(xué)模擬，以了解太陽(yáng)能電池和半導(dǎo)體行業(yè)中常用的晶體硅的微觀行為，成功創(chuàng)下全球分子模擬計(jì)算的世界紀(jì)錄。

“這次模擬勾畫(huà)出了約1100億個(gè)原子的微觀行為，而之前的紀(jì)錄是490億個(gè)，運(yùn)行性能也是其五倍。”研究員葛蔚告訴記者，計(jì)算機(jī)模擬對(duì)于新材料的研究與生產(chǎn)具有非常重要的意義，可最大限度地揭示細(xì)節(jié)，但成本卻比實(shí)驗(yàn)要低得多。

金融領(lǐng)域也離不開(kāi)高性能的計(jì)算資源。渣打銀行集團(tuán)東區(qū)首席信息官周偉杰說(shuō)：渣打銀行過(guò)去一直租用國(guó)外超算資源，以滿足在金融市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析和金融市場(chǎng)軟件模擬測(cè)試方面的需要。“與國(guó)家超算天津中心的合作，會(huì)在風(fēng)險(xiǎn)分析、成本分析、投資組合構(gòu)建等金融領(lǐng)域?yàn)樵蛱峁椭?，運(yùn)算的效率也將大幅提高。”

為進(jìn)一步提升“天河一號(hào)”平臺(tái)的綜合應(yīng)用和技術(shù)開(kāi)發(fā)能力，天津超算中心還與天津大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、北京大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)合作建設(shè)基于云計(jì)算模式的天津超算分中心，探索在超算應(yīng)用領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新。目前，國(guó)家超算天津中心已經(jīng)與天津大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)聯(lián)合申請(qǐng)了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目，為北京大學(xué)開(kāi)展了大規(guī)模的用戶培訓(xùn)。

天津大學(xué)分中心負(fù)責(zé)人于策說(shuō)“分中心的成立使得雙方協(xié)同創(chuàng)新成為可能，成為大學(xué)重要的創(chuàng)新支撐平臺(tái)。”

構(gòu)建產(chǎn)業(yè)基地推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展

利用自身的技術(shù)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，國(guó)家超算天津中心充分逐步構(gòu)建起石油地震勘探數(shù)據(jù)處理、動(dòng)漫與影視特效渲染、生物醫(yī)藥數(shù)據(jù)處理、工程設(shè)計(jì)與仿真、地理信息5個(gè)產(chǎn)業(yè)基地，“天河一號(hào)”正成為推動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量。

動(dòng)漫產(chǎn)業(yè)被稱(chēng)為是新興朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，但同時(shí)也是我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一塊軟肋。“我們有中國(guó)功夫，也有熊貓，但有自己特色的‘功夫熊貓’在哪里？”成為業(yè)界一直以來(lái)的困惑。

“天河一號(hào)”的出現(xiàn)使得中國(guó)影視動(dòng)漫從技術(shù)層面做大做強(qiáng)成為可能。“通過(guò)與國(guó)家動(dòng)漫園聯(lián)手，我們打造了國(guó)內(nèi)規(guī)模最大、渲染能力達(dá)到900刀片的動(dòng)漫影視超級(jí)渲染中心。”國(guó)家動(dòng)漫園運(yùn)營(yíng)方、天津生態(tài)城動(dòng)漫園投資開(kāi)發(fā)有限公司公共技術(shù)平臺(tái)技術(shù)總監(jiān)王一夫表示。

他介紹，一部動(dòng)畫(huà)的渲染制作周期有望由4至6個(gè)月縮短到一天，而且可同時(shí)為8部動(dòng)漫影視作品提供渲染制作，大大提高了制作效率。借助該平臺(tái)，已經(jīng)完成了2011年國(guó)產(chǎn)動(dòng)畫(huà)電影票房冠軍《賽爾號(hào)》、日本3D立體動(dòng)畫(huà)電影《鐵拳》等多個(gè)國(guó)內(nèi)外知名作品的制作。

“有了‘天河一號(hào)’，電影制作將變得更加高效、快捷，對(duì)節(jié)省時(shí)間和節(jié)約預(yù)算有很大幫助。”著名導(dǎo)演徐克評(píng)論道。

“天河一號(hào)”還被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，成為促進(jìn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要支撐。天津一汽夏利公司是“天河一號(hào)”的首批用戶之一。公司研發(fā)中心計(jì)算機(jī)室主任蘇成謙指出，實(shí)驗(yàn)室利用“天河一號(hào)”為夏利的整車(chē)研發(fā)數(shù)據(jù)運(yùn)算提供服務(wù)，已經(jīng)有多款新車(chē)型通過(guò)“天河一號(hào)”進(jìn)行了碰撞安全性測(cè)試，不但大幅提高了運(yùn)算速度，而且縮短了整車(chē)的開(kāi)發(fā)周期。

與過(guò)去背靠天津港發(fā)展裝備制造、汽車(chē)生產(chǎn)、石油化工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不同，濱海新區(qū)圍繞以“天河一號(hào)”為代表的國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算資源，正在加速構(gòu)建電子商務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈?？偼顿Y逾2000萬(wàn)美元的搜狐視頻總部、中文分類(lèi)信息網(wǎng)58同城、視頻門(mén)戶酷6網(wǎng)、社交網(wǎng)站開(kāi)心網(wǎng)等一批業(yè)內(nèi)新一代互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)在濱海新區(qū)扎根。

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