我國自主研發(fā)新一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——“天河三號(hào)”的Ｅ級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)，日前經(jīng)過密集性能測試，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)試驗(yàn)突破，進(jìn)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(dòng)力。

計(jì)算能力跨上新臺(tái)階

Ｅ級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)即百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，它的運(yùn)算能力將在現(xiàn)有超算基礎(chǔ)上跨上一個(gè)新的臺(tái)階，是各國高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競爭的制高點(diǎn)。

在國防科技大學(xué)和國家超算天津中心等團(tuán)隊(duì)合作下，“天河三號(hào)”Ｅ級(jí)原型機(jī)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(yàn)收。通過創(chuàng)新賦能，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(jì)算、存儲(chǔ)、服務(wù)結(jié)點(diǎn)，10余種印制電路板，實(shí)現(xiàn)了一系列關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新。

原型機(jī)系統(tǒng)研制成功后，該中心隨即啟動(dòng)了大規(guī)模的計(jì)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(gè)重大創(chuàng)新專項(xiàng)領(lǐng)域、數(shù)十個(gè)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，專挑硬骨頭，勇攀科研高峰。

不到一個(gè)月，力學(xué)所、物理所、大氣所、計(jì)算所等中科院旗下院所，以及中國空氣動(dòng)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(jī)開展一系列大規(guī)模并行應(yīng)用測試，涉及大飛機(jī)、航天器、新型發(fā)動(dòng)機(jī)、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(jī)實(shí)力不俗，僅6個(gè)機(jī)柜就達(dá)到了與我國首臺(tái)千萬億次超算“天河一號(hào)”１２０個(gè)機(jī)柜相當(dāng)?shù)挠?jì)算能力。

多領(lǐng)域獲試驗(yàn)突破

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

利用原型機(jī)，在航空航天飛行器領(lǐng)域，開展了１００億級(jí)網(wǎng)格規(guī)模全尺寸氣動(dòng)仿真，為下一步我國新一代航天裝備研發(fā)和寬體大飛機(jī)設(shè)計(jì)等打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；在數(shù)值氣象領(lǐng)域，運(yùn)行１公里級(jí)的高分辨率預(yù)報(bào)，將為臺(tái)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(shí)現(xiàn)跨整個(gè)微觀尺度的１０的４次方量級(jí)復(fù)雜原子體系動(dòng)力學(xué)計(jì)算等諸多大規(guī)模計(jì)算處理領(lǐng)域的突破，運(yùn)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(jí)和先進(jìn)制造創(chuàng)新增添新的動(dòng)能。

在應(yīng)用軟件測試中，有２０余款應(yīng)用軟件擴(kuò)展到“天河三號(hào)”Ｅ級(jí)原型機(jī)全系統(tǒng)近２０萬個(gè)計(jì)算核心。盡管只是小試牛刀，但證明了具備擴(kuò)展到未來完全國產(chǎn)Ｅ級(jí)系統(tǒng)的能力。

硬件設(shè)備的性能在測試下也得到驗(yàn)證。劉光明說，“天河三號(hào)”Ｅ級(jí)原型機(jī)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(jì)，從局部節(jié)點(diǎn)結(jié)算能力到整機(jī)系統(tǒng)的并行擴(kuò)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(jī)上的石油勘探地震正演模擬測試表明，其計(jì)算節(jié)點(diǎn)中一個(gè)核組的性能就達(dá)到“天河一號(hào)”單節(jié)點(diǎn)的１．２４倍，而原型機(jī)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有１２個(gè)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(hào)”Ｅ級(jí)原型機(jī)相比“天河一號(hào)”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(hào)”Ｅ級(jí)原型機(jī)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。”“天河三號(hào)”有望于２０２０年研制成功，劉光明信心十足。

上一代超算“天河一號(hào)”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(hào)”上延續(xù)，成為不少產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。

在原型機(jī)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(tái)”也完成了系統(tǒng)適配，從而打通了“天河三號(hào)”Ｅ級(jí)原型機(jī)、“天河一號(hào)”等不同體系結(jié)構(gòu)下的計(jì)算、存儲(chǔ)資源協(xié)同調(diào)度管理。

該一體化平臺(tái)通過開展大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)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(huì)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(dòng)融入“江湖”，全面服務(wù)智能應(yīng)用創(chuàng)新?！包c(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)，就能調(diào)用‘天河三號(hào)’Ｅ級(jí)原型機(jī)的計(jì)算能力并不遙遠(yuǎn)?！泵舷轱w說。

劉光明指出，“天河三號(hào)”Ｅ級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)是我國“Ｅ級(jí)（百億億次）計(jì)算機(jī)研制”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的第一階段成果，全面關(guān)鍵技術(shù)突破和短時(shí)間實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用部署，充分說明我國“銀河”“天河”系列超級(jí)計(jì)算機(jī)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(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、帶動(dòng)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?hào)”Ｅ級(jí)原型機(jī)將成為基礎(chǔ)藍(lán)本，支撐我國Ｅ級(jí)計(jì)算機(jī)快速研制部署，同時(shí)支撐國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施，助力我國從科技大國向科技強(qiáng)國邁進(jìn)。