“天河”系列超算——算天算地算人 这台大家伙都很拿手

2019-09-04 09:13:55 [来源:潇湘晨报] [作者:陈张书] [编辑:周泽中]
字体:【

近日,安装在国防科技大学计算机学院天河楼的“天河二号”超级计算机。 图/记者杨旭

提起超级计算机,不少人都听过国防科技大学的“天河”系列。这个“超级神器”究竟有多神奇?它能干些什么?与我们的生活有什么关系?

带着这些疑问,在2019世界计算机大会召开前,潇湘晨报记者走进国防科大计算机学院天河楼,采访了国防科大超级计算机研发团队。

“天河”系列7次登上“世界超算500强”榜首

国防科大计算机学院天河楼,宽敞明亮的机房里,一排排黑色机柜排列有序,机柜上“天河”二字循环亮起。虽然每排机柜彼此分开,但它们工作时是彼此相联的,其实是一台计算机。

“高超速度、超大容量是‘天河二号’超级计算机的最大特点。”国防科大计算机学院教学科研处副处长管剑波介绍,“天河二号”的超算能力十分强大,效率非常高,而且能耗低,达到了世界先进水平。

说起超级计算机,管剑波如数家珍。他介绍,改革开放之初,由于没有高性能计算机,我国勘探的石油矿藏数据和资料不得不送到国外去处理,不仅费用昂贵,而且受制于人。1978年,邓小平在全国科技大会上批准研发超级计算机。同年,邓小平将巨型计算机研制工程交给当时的长沙工学院,也就是现在的国防科技大学。时任长沙工学院计算机研究所所长的慈云桂当时已是60岁高龄,他立下军令状:“就是豁出我这条老命,也一定要把我们自己的巨型机搞出来!”尽管当时技术基础、生产工艺等都与先进国家存在巨大差距,甚至是空白的,但五年后,研发团队突破了所有的关键技术,完全自主地研制完成了银河-1超级计算机。

1983年12月22日,我国第一台每秒运算达1亿次以上的“银河”计算机在长沙研制成功,我国成为继美国、日本之后,全球第三个有巨型计算机研制能力的国家。随后,10亿次的“银河II”和100亿次“银河III”巨型计算机相继在长沙问世。

2009年10月,中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”诞生,其升级系统于次年首次在“世界超算500强”上夺冠。2013年5月,峰值速度达5.49亿亿次的“天河二号”亮相,先后6次登上“世界超算500强”榜首。

从我国巨型计算机“零”的突破,到“天河”超级计算机7次位居世界超算榜首,我国高性能计算经历了从“跟跑”到“领跑”的历史跨越。目前,我国以“天河”为业务主机已建成天津、广州、长沙三大超算中心,构建起生物计算与个性化医疗、天文地球科学与环境工程、智慧城市大数据和云计算等多个应用服务平台,为国内外数千家用户提供高性能计算和云计算服务。

正在攻关新一代百亿亿次级超级计算系统

国防科技大学计算机学院研究员李琼表示,超级计算机不仅为生命科学、地球物理等大科学大工程的探索提供无限的可能性,同时也在与我们息息相关的天气预报、高铁隧道、医疗科技等领域大显身手。可以说是,“算天”“算地”“算人”都很拿手。

天气预报大家天天看,它究竟是怎样“出炉”的呢?李琼介绍,目前,我们看到的天气预报是预报模型与气象数据传到天河超级计算机上,通过计算得出预报结果。从2017年开始,广州的气象预报系统开始由“天河二号”运行。以前,华南地区的天气预报以3公里乘以3公里作为一个网格,现在1公里乘以1公里是一个网格,计算量提高了27倍。每12分钟,“天河二号”就能给出每平方公里内6小时的天气预报。

还有大家熟悉的大型客机C919,通过应用流体力学的原理,在“天河二号”超级计算机上模拟飞机在空气中的状态,改进飞机的性能。如原来的高成本飞机,通过超级计算机模拟风洞试验,达到同样的效果,6天可完成过去两年工作量。

一列火车有2800多个零部件,超级计算机不到1秒就能全部识别,并能判断出是否有裂缝等故障。同时,在高铁的设计优化过程中,“天河二号”为列车外形气动性能、车/隧道耦合压力波等数值模拟研究提供了强有力的支撑,使高速列车数值计算的精度和效率均获得了大幅提升,为“中国速度”保驾护航。

“一年内是否有关键部位脆性骨折?”“每天日照是否低于30分钟?”这些专业的“就诊”问题,可不是来自于经验丰富的医疗专家,而是从骨质疏松人工智能筛查机器人里传出。基于国家超级计算长沙中心的大数据,骨质疏松人工智能筛查机器人“大脑”中,涵盖了200余种骨质疏松风险体征的问题库,可精确“问诊”骨质疏松症,3至5分钟内提供个性化诊疗报告,准确率超过90%。

“眼下我们正在向新一代百亿亿次级超级计算系统开展新一轮攻关。”李琼介绍,未来超级计算机与人工智能和数据处理的结合将日益密切。

潇湘晨报记者陈张书长沙报道

今日热点
焦点图