超算零突破：“神威•太湖之光”超级计算机

如果将计算机比喻成在近代科学史上冉冉升起的太阳，带领人们看到希望，那么，超级计算机无疑是那最炫目的光芒。超级计算机一直以来都应用于工业、科研、国防中最尖端的一些领域，对国家安全、经济和社会发展具有举足轻重的影响，是一个国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

“神威•太湖之光”超级计算机 （图片来源：刘成贺）

中国的计算机事业起步于20世纪50年代中期，与国外相比，晚了约10年。在计算机发展过程中，中国经历了各种困难，走过了一段不平凡的历程。自“863计划”实施以来，国家高度重视并且支持超级计算系统的研发，但由于基础薄弱、起步较晚，在国际上经常受制于人，美国更是在2015年宣布对中国禁售高性能处理器。但是，“神威•太湖之光”的横空出世，成功地打破了美国的封锁，证明中国人完全有能力用自己的处理器构建世界最高性能的超级计算机。

“神威•太湖之光”超级计算机是由国家并行计算机工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的超级计算机。该计算机由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中，每个插件由4个运算节点板组成，每个运算节点板又含2块中国自主研发的“申威26010”高性能处理器。“神威•太湖之光”超级计算机共安装了40960块“申威26010 ”处理器，该处理器采用64位自主申威指令系统。“神威•太湖之光”的峰值性能为12.5亿亿次/秒，持续性能为9.3亿亿次/秒。

2016年6月20日，在法兰克福国际超算大会上，国际组织“TOP500”发布的河二号”快出近2倍，其效率也提高3倍；11月14日，在美国盐湖城公布的新一期TOP500榜单中，“神威•太湖之光”以较大的运算速度优势轻松蝉联冠军；11月18日，我国科研人员依托“神威•太湖之光”超级计算机的应用成果首次荣获戈登•贝尔奖，实现了我国高性能计算应用成果在该奖项上“零”的突破。

2017年5月，科学技术部高技术中心在无锡组织了对“神威•太湖之光”计算机系统课题的现场验收。专家组经过认真考察和审核，一致同意其通过技术验收；11月13日，全球超级计算机500强榜单公布，“神威•太湖之光”以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度第四次夺冠。

2018年11月12日，新一期全球超级计算机500强榜单在美国达拉斯发布，“神威•太湖之光”位列第三名。

“中国已在这场比赛中大幅领先。”美国劳伦斯伯克利国家实验室副主任西蒙称，超级计算机系统的每一个部件均在中国本土制造意义重大。该实验室是超级计算机的主要用户，协助编制全球超级计算机500强名单。“TOP500”网站也评论说，“神威•太湖之光”结束了中国只有依靠西方技术才能在超算领域拔得头筹的时代。

“凭借一套搭载本土自主研发处理器芯片的世界一流超级计算机系统，中国巩固了在这一计算机最高领域的领导地位。”《华尔街日报》曾在2016年刊发报道称，“神威•太湖之光”是中国首台未使用美国芯片技术且运行速度排名世界第一的计算机。“此前位列第一的’天河二号’使用了英特尔公司研发的芯片，但美国出台的一项出口禁令使该系统未能获得升级所需芯片。”

尽管我国“863计划”持续支持超级计算系统的研发，但在处理器设计制造方面，相当一段时间都不能摆脱受制于人的局面。美国的出口禁令短期内可能造成“天河二号”升级计划拖延，但从长期来看，这反而是倒逼我国推进超算国产化战略的重要机遇，“神威•太湖之光”就是一个很好的证明。

机箱内的高速光缆（图片来源刘成贺）

超级计算机有什么用

全球超算，唯快不破。但追逐超算的意义不仅仅是赢得速度之争，更重要的是要以超算“致用”，获得更多的科学发现。超级计算机是科学家用来解决人类重要 问题的工具，有效使用超级计算机，可在更短时间内完成重大研究。在最新基础科学领域，诸如大气变化模拟、核聚变研究、生命科学、天体物理研究以及在最流行 的人工智能、大数据等产业领域中，超级计算机都扮演着越来越重要的角色。