我國自主研發(fā)新一代百億億次超級計算機——“天河三號”的Ｅ級原型機系統(tǒng)，日前經(jīng)過密集性能測試，實現(xiàn)多項試驗突破，進一步證明其易用性，將為我國科研及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供新的動力。

計算能力跨上新臺階

Ｅ級超級計算機即百億億次超級計算機，它的運算能力將在現(xiàn)有超算基礎(chǔ)上跨上一個新的臺階，是各國高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競爭的制高點。

在國防科技大學(xué)和國家超算天津中心等團隊合作下，“天河三號”Ｅ級原型機歷經(jīng)兩年多的持續(xù)研發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，于今年７月研制成功并完成課題驗收。通過創(chuàng)新賦能，實現(xiàn)了進一步的自主可控。

據(jù)國家超算天津中心主任劉光明介紹，研發(fā)團隊設(shè)計了“邁創(chuàng)”眾核處理器、高速互連控制器、互連接口控制器3大芯片，4類計算、存儲、服務(wù)結(jié)點，10余種印制電路板，實現(xiàn)了一系列關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新。

原型機系統(tǒng)研制成功后，該中心隨即啟動了大規(guī)模的計算應(yīng)用測試，用數(shù)據(jù)說話。國家超算天津中心應(yīng)用研發(fā)部部長孟祥飛介紹，測試涉及國家１２個重大創(chuàng)新專項領(lǐng)域、數(shù)十個國家重點研發(fā)計劃，專挑硬骨頭，勇攀科研高峰。

不到一個月，力學(xué)所、物理所、大氣所、計算所等中科院旗下院所，以及中國空氣動力研究與發(fā)展中心、北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所、清華大學(xué)、西安交大等３０余家合作單位輪番上陣，利用原型機開展一系列大規(guī)模并行應(yīng)用測試，涉及大飛機、航天器、新型發(fā)動機、新型反應(yīng)堆、電磁仿真等領(lǐng)域５０余款自主研發(fā)高性能軟件和大型開源軟件。

測試下的原型機實力不俗，僅6個機柜就達(dá)到了與我國首臺千萬億次超算“天河一號”１２０個機柜相當(dāng)?shù)挠嬎隳芰Α?/p>

多領(lǐng)域獲試驗突破

真金不怕火煉，測試結(jié)果讓科研團隊頗為興奮。從軟件兼容性到運行能力的全方位測試下，原型機取得了一批突破性成果。

利用原型機，在航空航天飛行器領(lǐng)域，開展了１００億級網(wǎng)格規(guī)模全尺寸氣動仿真，為下一步我國新一代航天裝備研發(fā)和寬體大飛機設(shè)計等打下了堅實基礎(chǔ)；在數(shù)值氣象領(lǐng)域，運行１公里級的高分辨率預(yù)報，將為臺風(fēng)等突發(fā)性天氣預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)提供更長效參考；在新材料領(lǐng)域，實現(xiàn)跨整個微觀尺度的１０的４次方量級復(fù)雜原子體系動力學(xué)計算等諸多大規(guī)模計算處理領(lǐng)域的突破，運算能力的大幅提升使得新材料研發(fā)具備更多可能，為工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級和先進制造創(chuàng)新增添新的動能。

在應(yīng)用軟件測試中，有２０余款應(yīng)用軟件擴展到“天河三號”Ｅ級原型機全系統(tǒng)近２０萬個計算核心。盡管只是小試牛刀，但證明了具備擴展到未來完全國產(chǎn)Ｅ級系統(tǒng)的能力。

硬件設(shè)備的性能在測試下也得到驗證。劉光明說，“天河三號”Ｅ級原型機系統(tǒng)采用的低功耗“邁創(chuàng)”眾核處理器、優(yōu)化后的互聯(lián)通信技術(shù)以及體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，從局部節(jié)點結(jié)算能力到整機系統(tǒng)的并行擴展能力，都表現(xiàn)出突出的性能優(yōu)勢。

石油勘探是超算應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一，稱得上“找油”利器。在原型機上的石油勘探地震正演模擬測試表明，其計算節(jié)點中一個核組的性能就達(dá)到“天河一號”單節(jié)點的１．２４倍，而原型機每個節(jié)點有１２個這樣的核組組成，“找油”更快更準(zhǔn)。孟祥飛分析，這說明“天河三號”Ｅ級原型機相比“天河一號”具有更好的高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，通信性能優(yōu)勢明顯。

為應(yīng)用生態(tài)構(gòu)建打牢基礎(chǔ)

劉光明表示，測試結(jié)果充分反映出，“天河三號”Ｅ級原型機系統(tǒng)具有突出的易用性、適用性，“這為下一步支撐國家重大科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新以及構(gòu)建全方位應(yīng)用生態(tài)體系打下了堅實基礎(chǔ)?！薄疤旌尤枴庇型冢玻埃玻澳暄兄瞥晒?，劉光明信心十足。

上一代超算“天河一號”的最大優(yōu)勢在于，它是世界上獲得最廣泛應(yīng)用的超算。這一優(yōu)勢有望在“天河三號”上延續(xù)，成為不少產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。

在原型機測試中，服務(wù)智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的“天河智能創(chuàng)新一體化平臺”也完成了系統(tǒng)適配，從而打通了“天河三號”Ｅ級原型機、“天河一號”等不同體系結(jié)構(gòu)下的計算、存儲資源協(xié)同調(diào)度管理。

該一體化平臺通過開展大規(guī)模機器學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)、交互式深度學(xué)習(xí)應(yīng)用等共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，將會有效降低非專業(yè)領(lǐng)域用戶、科研用戶的使用難度，讓“高大上”的超算主動融入“江湖”，全面服務(wù)智能應(yīng)用創(chuàng)新?！包c點鼠標(biāo)，就能調(diào)用‘天河三號’Ｅ級原型機的計算能力并不遙遠(yuǎn)?！泵舷轱w說。

劉光明指出，“天河三號”Ｅ級原型機系統(tǒng)是我國“Ｅ級（百億億次）計算機研制”國家重點研發(fā)計劃的第一階段成果，全面關(guān)鍵技術(shù)突破和短時間實現(xiàn)廣泛應(yīng)用部署，充分說明我國“銀河”“天河”系列超級計算機經(jīng)過近40年的不斷創(chuàng)新、不斷積累、不斷發(fā)展，已經(jīng)形成了研制國際領(lǐng)先的均衡超級計算機系統(tǒng)、帶動核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、支撐科研和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域全面創(chuàng)新的綜合能力。

路漫漫其修遠(yuǎn)兮?！疤旌尤枴保偶壴蜋C將成為基礎(chǔ)藍(lán)本，支撐我國Ｅ級計算機快速研制部署，同時支撐國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略實施，助力我國從科技大國向科技強國邁進。