领域|广东超级计算机领域走在全国前列

42,这是科幻电影《银河系漫游指南》中,超级计算机对宇宙奥秘给出的最终答案。
打破科幻与现实界限的,是通过超级计算机解答“天问”的信念和实践。
“计算是生产力、影响力、竞争力,计算驱动一切。”在“天河二号”机房外面,国家超级计算广州中心主任卢宇彤这样说。
数字经济时代,超级计算机就是参与竞争的大国重器。南方日报采访人员走访发现,广东在这一领域正走在全国前列:不仅集聚了全国六大超算中心中的两个,各地超算分中心和企业、高等院校的超算建设也如火如荼。
与此同时,关键零部件和大型运算程序大多依赖进口,设备迭代升级压力大等,也成为广东超算的现实挑战。
日前发布的《广东省推进新型基础设施建设三年实施方案(2020—2022年)》也提出,支持国家超级计算广州中心、深圳中心升级改造,增强高性能计算能力和云平台能力的拓展应用,支持鹏城“云脑”、珠海横琴、东莞大科学等智能计算平台建设,打造世界领先的超级计算高地。
上天下海,科技创新“算”出来
穿过两道玻璃门,在机房特有的“嗡嗡”运行声中,九排百米长、两米多高的黑色机柜“天河二号”高速运转。通过3.2万颗主CPU和4.8万个协处理器,上到天文航天,下到大洋深海,都是它的用武之地。
日前,国产大飞机C919首次在航展上腾空而起,吸引全球目光。
在这背后,离不开“天河二号”:以2.4万个CPU核进行国产大型商用飞机全参数气动优化设计,6天完成以往2年工作量。“世界上航空航天飞行器的设计,70%以上都依赖超级计算机,比拼设计能力很大程度是比拼计算模拟能力。”卢宇彤说。
凭借10.07亿亿次的系统峰值运算速度,2013年到2015年,“天河二号”创下在世界超级计算机500强中连续六次夺冠的纪录。在今年11月发布的全球“超算”500强榜单中,“天河二号”排名世界第六位。
卢宇彤表示,国家超算广州中心(以下简称“广州中心”)自主研发了星光超算应用平台,搭建了面向大气、海洋、物理、生命科学、新材料等各领域的高效运行环境。这在今年的疫情防控中发挥了重要作用。
对没有特效药的未知病毒,“老药新用”最快也最安全,问题的关键在于时间。“以普通计算机的算力,从所有上市药物中筛选出有效药物,需要2—3个月。”广州智睿医药科技有限公司首席执行官谢伟东博士说,该公司在“天河二号”上进行药物虚拟筛选,只用两三天便迅速定位30余种潜在有效药物。
在“天河二号”科研人员加班开发的同时,位于深圳南山区的国家超算深圳中心(以下简称“深圳中心”)也是一片忙碌的景象。“可以腾出平台帮我们做药物筛选吗?”中山大学药学院副院长罗海彬教授焦急询问。深圳中心紧急调配运算资源,协助罗海彬一周内筛选出5种可用药物。
“疫情对城市的影响是多方面的。地铁停运、公交停运的影响有多大,封堵措施是否有漏洞,都需要超算进行模拟。”国家超级计算深圳中心主任冯圣中说。
目前,广州和深圳两个国家超算中心的应用领域还在不断拓展。
广东省环境监测中心的监控室大屏上,红、橙、黄、绿的色块在地图上不停变换——这代表当地空气污染情况由重到轻。
“与广州超算中心合作以来,我们不断优化空气质量模型参数,实现对广东、湖北、湖南、海南、广西、福建等华南六省区未来10天空气质量预测预报。”广东省环境监测中心陈多宏博士说。
沈劲是该中心的高级工程师、空气质量预报员。每天早上8时半,他都要通过空气质量预报系统,查看未来十天每小时的空气污染物预报数据。“高性能计算任务迁移至‘天河二号’后,经过调试,单个模型10天自动预报时间可以从9个小时缩短到约5个小时。”
“广州中心不仅要做一流的系统,也要做一流的应用。”卢宇彤说,该中心目前在“全球最具应用影响力超算中心”榜单上位列第五,也是目前我国唯一进入榜单的超算中心。
算力跃升千倍,布局走向多中心
近30年来,超级计算机的性能几乎以每10年提高1000倍的速率暴涨。
后来者始终有追赶机会,但也意味着稍不留神就落在后面。
深圳中心配置的国产曙光6000超级计算机系统,2010年5月实测运算速度达每秒1271万亿次,排名世界第二。然而,在全球超算全力冲刺每秒“百亿亿次的超级算力”(也就是建设E级超级计算机)的今天,已经落伍。
算力相对停滞,但超算的需求却与日剧增。