让中国超算不只“听起来爽”

让中国超算不只“听起来爽”

　　前不久，使用中国自主芯片制造的“神威·太湖之光”取代“天河二号”登上全球超级计算机500强排行榜榜首。其实在此之前，另一项世界纪录也已“低调”产生，依托“神威·太湖之光”，利用自主研发的并行计算软件ScETD-PF，中科院计算机网络信息中心（以下简称中科院网络中心）实现了使用全机系统900万核的并行计算规模，实测性能达到峰值性能的40%，是目前世界上最大的并行计算，遥遥领先于国际同类计算机模拟水平。

　　可能大多数非业内人士并不能完全理解这一成绩的意义，但在中国超算不断冲击世界第一桂冠的路上，除了赞誉和掌声外，质疑和反思也一直没有间断过，比如高昂的能耗费用、实际利用率低、应用软件开发周期过长、人才梯队储备不足等等。甚至有人尖锐的提出，占有量和运算速度诚然是一个“听起来爽”的指标，但如果没法用起来，再高的计算能力也只是一个让人迷醉的数字。

　　“脱离软件开发利用，超算就是一堆破铜烂铁。同样，光有高性能机器，没有人才做高水平的服务，那机器过5年就过时了。”在中科院网络中心副主任、计算科学应用研究中心主任迟学斌看来，除了要做好基础研究、前沿研究之外，更要在超算应用的软件通用性、行业专用性和软件工程化等方面取得突破。

　　并行计算：20年独磨一剑

　　对于超级计算机，中国与国外的建设方式略有不同，以美国为例，超级计算机的建设方研发的目的都是自用，一般是先有计算量需求，根据所需计算量设计系统，根据需求设计超级计算机的架构方式。而中国则是先进行建设，尽力提高性能，尝试满足更高的计算需求。

　　“其实无论是先用后建，还是先建后用，能满足应用的计算机即是最佳计算机。尤其是千万亿次计算时代的到来，仅靠简单地使用更多的处理核来执行原有的并行应用程序已不可能，这就需要对应用程序进行深度的并行优化，设计出性能更加优良的并行算法。”在迟学斌看来，中国超算的超前发展是技术发展的必然趋势，但只有抓住并行计算这个“牛鼻子”，才能提高计算效率和应用领域。

　　从1997年开始，围绕大气、物理、化学、海洋、金属材料等领域，中科院网络中心一步步的完善自己的基础算法库，并在数学方法上进行创新。

　　“以此次现场模拟为例，为了与‘神威’系统紧密结合，从程序实现、软件开发到大规模并行计算的实现和验证用了近3年的时间，仅算法就写了一万多行。”中科院计算科学应用研究中心研究员张鉴告诉记者。

　　“一个超算中心在其生命周期之内，能够解决一个问题，就有可能为某一个领域、某一个行业省下十几年、几十年的时间跨度，这个价值用钱没法算。”迟学斌认为，超算应用的发展需要长期持续地投入和积累，才能在未来某一个时间看到明显效果。

　　一组数字就很能说明问题，截至2015年12月，中科院超级计算环境已经面向用户提供了计算物理、计算化学、材料科学、流体力学等多个领域的87个并行应用，累计开通外部账号498个，累计提交有效网格作业逾55万个，累计使用机时已超过1.2亿CPU小时。

　　瞄准应用：抢占E级高地

　　打开中科院超级计算网络环境部署图，一个三层结构的超级计算环境已具雏形，“总中心—分中心—所级中心”聚合了逾千万亿次的计算能力，而且每层结构都建立了面向相关领域的系统运维与应用支持团队。

　　“随着神威26010软硬件生态系统的不断成熟，对应用平台的需求更加多样化的，要满足不同类型用户的需求，人才队伍的多元化发展至关重要。在超算中心每个研究人员可以自行选择喜欢的领域，我们没有任务指标，也没有考核，也不要求大家发文章。”迟学斌告诉记者。

　　在张鉴看来，这种组合方式就如同一支支随时准备打仗的部队，尽管大家专注的领域不同，但有一根弦始终紧拉着，那就是围绕并行计算开展服务和研究，一旦有任务就能顶上去。

　　不求闻达，不事张扬是这支队伍的真实写照，但也正是有了这种支撑，中科院内外的许多科研工作才得以硕果累累。

　　数据显示，“十二五”期间中科院超级计算环境用户发表论文数量不断攀升，各类论文共2724篇，其中绝大多数是SCI论文。更加可喜的是，中科院网络中心基于“神威·太湖之光”的“钛合金微结构演化相场模拟”成功入围国际高性能计算应用领域最高奖——戈登贝尔奖提名。

　　“这不仅是中国团队首次入围，更打破了西方发达国家的垄断，说明我们国家不仅能够造好的计算机，也能用好计算机。”尽管在迟学斌的口中只是“造”和“用”的细微区别，但这一字却凝结了中科院网络中心人不忘初心的决心和坚持。

　　谈及未来的研究重点，迟学斌说，“E级超算被全世界公认为‘超级计算机界的下一顶皇冠’，我们要抢占这个战略制高点为其提供支撑服务，同时还要针对行业重大应用需求和企业重大目标进行产品开发，提供应用计算服务，研发并行软件等等。”