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超级计算向着又精又准快进
2008-03-11 | 作者:周晨 |来源:科技日报 | 【 【打印】【关闭】

        古代传说中描绘过长有“火眼金睛”的神仙,能掐会算的“神算子”,但这毕竟只是传说。将深埋在地下的石油“捕获”,其展现的不正是“火眼金睛”的功力?超长时间的气象精确预报,又岂是一般“神算子”可比?而把这些神话变成现实的正是高性能计算机。

神机妙算超级“中国大脑”显身手

        2007年5月,渤海湾发现10亿吨级油田的消息让国人振奋不已,就连共和国总理也“兴奋得睡不着觉”!
        然而,鲜有人知的是,我们差点与它失之交臂。
        “以前用二维的方法算过,以为没油了,后来有了高性能计算机,采用三维叠前偏移方法一算,算出个10亿吨级的大油田!”2月26日,中国科学院计算技术研究所所长李国杰院士在接受本报记者专访时如是说。作为我国高性能计算事业的奠基人和领军人物之一,谈起高性能计算机的作用来,他有举不完的例子。
        奥运会对气象预报的要求是很高的,比如,能否提前半个月甚至更长时间准确地预测出奥运会开幕式时国家体育场“鸟巢”及周边的天气状况?要在以往,这几乎是痴人说梦,因为超长时间的气象预报一直是个难题,还要求精确定位和定时更是难上加难。但李国杰表示,如果气象预报部门有更完善的专业模型,再用上即将“出笼”的运算速度达上百万亿次的国产曙光5000超级计算机,这将不在话下!
        其实,除了地质石油勘探、气象预报等领域,高性能计算机还在航空航天、生命科学、新药筛选、材料工程、环境科学等国民经济的重要领域大显身手。
        有了高性能计算机,一些以往只能在神话中遐想一番的事情如今是“小菜一碟”。可以说,以高性能计算机强大的计算能力为依托,“中国大脑”的辐射力和穿透力得以无限度地提升,从而变身超级“中国大脑”!

独辟蹊径在夹缝中艰难前行

        20世纪八九十年代,在巴统协议下,欧美等发达国家在高技术领域对我国进行封锁和限制。我国要想进口一台当时比较先进的高性能计算机,几乎没有可能,即便是欧美国家认为可以相对“放心”卖给中国的低端产品,也要加上诸多限制。
        原石油工业部物探局曾经花“天价”买了一台IBM大型机,为确保我方不能接触到核心技术,机器被安放在一个中国人不得入内的透明的“玻璃屋子”里。同时,我方还要花钱从对方雇来两个“监工”,机器也只能用于合同上规定的用途,甚至连开机、关机也得由“监工”来做!
        作为一个发展中的大国,当时我国各领域对高性能计算机的需求已非常迫切,从国外进口机器不仅要花“天价”买,其后期的集成与维护费用动辄以几十甚至上百亿计!所以,即便人家肯卖给你,即便你愿意忍受在使用上的种种“不平等条约”,当时大多数有需求的机构也只能是望“机”兴叹!
        要想不受制于人,唯一的出路是自己做!李国杰说,起步时的条件异常艰苦,由于西方国家对我国发展自主高性能计算技术存在戒心,处处严密防范,连个可以学习和效仿的机会都没有,所以一切都得从零开始,一点点地摸索研发。
        起步艰难不只是体现在技术上。曙光信息产业有限公司是1995年成立的,其使命是推进高性能计算机的产业化。但对于这个新生公司而言,国家投入的起步资金才5000万元,这比起国外动辄上百亿美元的投入,简直就是九牛一毛。
        一出生就得面对生存问题!“等米下锅”的曙光别无选择,只能提前去开发用户。当时最大的挑战是国内没有用户敢用国产机,“连免费试用都不接受”,现在还担任曙光公司董事长的李国杰回忆说。他曾经问过当时的三峡工程总工,为什么非得用国外的机子?对方坦率地回答,主要是不信任国内的硬件,IBM的机器质量可靠,用起来放心!
        “IBM给你的好处我全给你,我还给你IBM给不了的好处!”从多次与潜在用户的接触过程中,李国杰找到了解决方案。他们决定先对要卖给客户的机器采取集成创新的办法,单机、主板、操作系统全是别人的,但用自己开发的机群管理系统把它统管起来,这样消除了用户对硬件的顾虑,又得到了效率提高、便于管理等诸多好处。用这个办法,他们逐渐打开了市场,获得了一大批用户。
        “我们并没有把源代码提供给你们,你们怎么可以把我们管起来呢?”单机提供商IBM的工作人员曾经很是不解。
        “对我们而言,技术上的障碍有时不过就是一层窗户纸!”曙光系列高性能计算机总工程师孙凝晖说,在他们看来,顺应市场需求才是最关键也是最棘手的。
        “核心技术并不是技术人员凭空想像出来的,而是用户‘用’出来的。”正如李国杰所说的,曙光没有停留于集成创新这一权宜之计,在靠集成创新成功地打开市场并获得市场“输血”后,主板、芯片的自主开发也相继启动,我国高性能计算机事业就这样在崇高使命与生存危机的夹缝中前行。

腾飞跨越高性能计算跃动“中国芯”

        2007年12月27日,我国高性能计算机的发展迎来了历史性的一天,首次采用我国完全自主的高性能芯片研发成的万亿次机在中国科技大学亮相!同以往国产高性能计算机关键部件如CPU等均购自IBM、Intel或AMD等国外公司不同的是,这台被命名为“KD-50-I”的机器,核心部件实现了全部国产。据了解,“KD-50-I”集成了330余颗“龙芯2F”处理器,理论峰值计算能力达到一万亿次。此外,硬件系统还采用了华为自主研发的千兆以太网交换机,以及曙光服务器前置机等。
        从以往处处受制于人,到核心部件的全部国产化,中华民族高性能计算产业已经结束被别人封锁和打压的历史,开始崭新的腾跃!
        在此之前,我国高性能计算机已经刻下一个又一个的丰碑,全球超级计算机TOP500排行榜上不断闪现国产计算机的身影:2003年11月研制成功的联想深腾6800超级计算机排行世界第14位;2004年研制成功的10万亿次的曙光4000A在TOP500排行榜里排到第10位。
        更重要的是,李国杰强调:“没必要一味跟人家比速度,坦率地讲在某些技术上我们跟国外比还有差距,但我们在单位面积性能、功耗比、价格等方面已具备一定优势。”例如可应用到高性能计算机上的龙芯2F芯片的功耗在同类产品中已经降到很低,这将对用户产生很大的吸引力。
        正因为此,国产高性能计算机在市场上的份额快速提高,曙光机群式高性能计算机的市场份额已占到了全球第4位!
        曾经在高性能计算领域一穷二白的中国,面对发达国家的严密封锁和禁运,在几代人的努力下,打破常规,独树一帜,克服重重羁绊,终于从泥泞小道突围,迈上了一马平川的阳光大道,并走出了一条跨越式发展的轨迹。超级“中国大脑”已比肩世界最高水准,其所爆发出来的惊人能量和所带来的效益势必极大地促进我国综合国力的飞跃!

李直(中国人力资源开发研究会):高性能计算机与PC机有何不同?

赵青(曙光信息产业有限公司行业销售总监): 高性能计算机和PC机在本质上一样,但高性能计算机能为用户提供更多的计算资源、更高的计算能力、更大的存储容量、更快的磁盘访问速度等,特别是在航空、航天、气象、石油、材料、生物、多媒体、金融等科学研究领域,没有高性能计算机几乎寸步难行。高性能计算机在可扩展性、可管理性、可用性等方面都采用了很多特殊的技术和设备。而普通PC目前在更多时候则扮演着办公设备、娱乐工具、信息获取终端等角色,在进行大规模数据处理、计算分析、数值模拟的时候,PC机很难满足用户日益增长的对处理能力和处理速度的要求。

曾华锋(人民日报记者):我们什么时候能用上高性能计算机?用来干什么?有多少人需要它?

赵青:随着摩尔定律的发展,获取计算能力的成本也越来越低,特别是集群的出现,使高性能计算系统迅速得到了普及。不仅大型的科研院所有能力采购高性能计算机,普通用户也可以根据自己的需求,购买小型高性能计算系统。
        曙光公司即将推出的个人超级计算机,在一个长×宽×高为763mm×446mm×306.5mm的机箱内,可以提供3200亿次/秒以上的运算能力,而且功耗、噪声、辐射等都得到了有效的控制,可以放在用户的办公桌旁边,随时进行计算分析。
        个人超级计算机能让用户实现拥有自己的超级计算中心的梦想,用户可以在上面完成结构力学、流体力学、分子生物学、量子化学、动画渲染、财务分析等方面的计算。
        个人超级计算机目标用户包括那些不满意于到大型计算中心提交任务的繁琐,希望拥有自己掌握的计算中心的用户;或者那些对数据的安全性较高,不方便去大型计算中心的用户;或者那些急需提高计算能力,但预算又比较少,没有专业机房和管理人员的用户等。

石飞轮(湖南省工程勘察研究院):面向大众p出的高性能计算机估计会卖多少钱一台?

赵青:针对不同应用的高性能计算机的价格会有所不同,面向大众推出的高性能计算机的价格当然是在大众能够接受的范围内。


 

 
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