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国际中心-这些成果背后都有“天河二号”超级计算系统的一份功劳

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朝發展今向「E級」超算系統進發材料領域的最新成果「中間尺寸分子篩概念」、全球首個AI醫生多中心隨機對照研究、「三高」量子糾纏光子對源……近期,一系列高尖端科研成果面世。這些成果背後都有「天河二號」超級計算系統的一份功勞。

從「銀河」到「天河」,超算技術躋身世界一流

國家超算廣州中心「天河二號」

「天河二號」一期系統峰值計算速度每秒5.49億億次、持續計算速度每秒3.39億億次、能效比每瓦特秒19億次雙精度浮點運算。

該研究團隊成員、文章的共同第一作者蘇榕彬博士介紹,這次研究中的微納結構的數值仿真、參數掃描和后處理工作均在「天河二號」超級計算機上完成,相比于自有商用服務器計算平台,天河二號的并行計算和計算資源自主分配顯著提高了計算效率。以單個結構的數值仿真為例,在商用服務器上計算需要至少4個小時,而在天河二號僅需30分鐘即可完成,計算效率提高了8倍。

「中國的超算事業經過了幾代人的不懈努力,實現了從跟跑、到並跑、再到領跑。」盧宇彤向記者介紹,她的成長曆程見證了我國超級計算從共享內存系統到非一致性存儲系統,再到分佈式系統以及異構混合系統的體繫結構變化的全過程。

    

    

廣東科學中心·超算·成就支撐諸多科研發展超算成績連創新高

羊城晚報記者 湯銘明 攝(資料圖)

「天河二號」超級計算機的用戶數量,目前已擴展到了3500多家,成為全球用戶數量最多的超算系統之一。

盧宇彤與超算工作相伴20餘年,從操作系統、通信系統、文件系統、資源管理、數據管理到并行環境、并行應用,她全部都做過。

    

2018年,「天河二號」——國家超算廣州中心服務用戶數增長超過25%,機時合同金額增長超過22%,多項成績連創新高;通過科學運維工作實現了系統在高負荷下全年穩定運行,平均每天完成作業數超過3萬個;系統利用率峰值高達85.8%,平均利用率達72%;自主研發的「天河星光」超算平台功能進一步增強,促進高性能計算與人工智能、大數據處理加速融合;新增的GPU集群資源通過「星光容器雲」方式上線后,已經成為深度學習的利器。

文\\羊城晚報記者李鋼圖\\受訪者提供(除署名外)

左图:中国散裂中子源    

1986年,她考入國防科技大學計算機學院,與超級計算真正連接在了一起。至今,她相繼經歷了五代「銀河」、兩代「天河」的發展。目前,盧宇彤帶領着國內的超算技術躋身世界一流,「天河二號」六次排名世界第一。

「天河二號」超級計算機自2013年亮相以來,綜合技術水平處於國際領先地位,是我國超級計算技術發展取得的重大進展,為諸多科研領域提供了超級算力支撐。

1983年,中國研製出第一台超級計算機「銀河一號」。在此之前的很長時間里,中國要從國外引進超級計算機。當時從美國引進的機器,一直被放在國防科技大學的一間玻璃房子里,由外國人監控,中國人不得接觸,機器的運作從提交到執行,每個步驟也都必須由外國人經手。「中國的科技人員既不能觀看,也不能學習。」盧宇彤說。

右圖:大亞灣中微子實驗室

如今,「天河二號」正在朝着超算技術的皇冠——「E級」超算系統進發。據介紹,未來的E級超算系統能根據用戶不同需求生成和定製更智能更高效的系統,「十四五」末期機器升級換代時,「天河二號」超級計算機或將達到E級單位的運算效率,實現10E級的運算速度。

大亞灣中微子實驗室大亞灣反應堆中微子實驗項目組於2003年提出了原創的中微子振蕩實驗方案,2011年建成了國際領先的實驗裝置,2012年在激烈的國際競爭中率先取得重大成果:發現對應于θ13的中微子振蕩模式確實存在,並精確測出振蕩幅度。美國《科學》雜誌將其評為2012年十大科學突破之一,並稱「大亞灣的實驗結果可能就是標志著這一領域起飛的時刻」。

追憶歷史今年6月,2019國際超算大會在德國法蘭克福舉行。這次超算界盛會首次由中國學者——國家超算廣州中心的主任盧宇彤擔任大會主席。在發言中,盧宇彤提到,高性能計算、物聯網、大數據和人工智能將實現深度融合,到2030年所有高端計算設備將自帶人工智能支持功能,高性能計算仿真將利用人工智能平台提高性能,人工智能也將重塑計算仿真,計算是引擎,數據是燃料。到那時,高性能計算將不再拼「肌肉」,只追求規模和性能,更加智慧的高性能計算系統將成為主流。

「銀河一號」誕生后,還是高中生的盧宇彤曾有機會參觀了「銀河一號」。自此,她的心裏就埋下了超算的種子。

廣東科學中心廣東科學中心坐落於廣州大學城,是廣東省實施科教興粵戰略和人才強省戰略、提高全民科學文化素養的大型綜合性科普場館。其兼具科普教育、科技成果展示、國際學術交流和科普旅遊四大功能,通過吉尼斯世界紀錄認證,被授予世界「最大的科技館/科學中心」稱號。

科技工程「朋友圈」中國散裂中子源中國散裂中子源位於廣東東莞,是國家「十一五」期間重點建設的十二大科學裝置之首,它就像「超級顯微鏡」,是研究物質微觀結構的理想探針,幫人類揭開微觀世界的神秘面紗,能為我國材料科學技術、物理、化學化工、生命科學、資源環境和新能源等提供一個先進、功能強大的科研平台。繼英國、美國、日本之後,我國是全世界第四個擁有脈衝型散裂中子源的國家。

    

當前,以「天河二號」強大的計算能力為支撐,還有更多科研成果正在醞釀中。中山大學光電材料與技術國家重點實驗室、物理學院王雪華教授團隊在量子糾纏光源研究領域深耕多年,以「天河二號」為支撐,發展和掌握了三大核心微納製備技術,在國際上率先製備出綜合性能俱佳的「三高」量子糾纏光子對源。該成果於近日正式發表在材料與納米科技領域的頂級期刊《自然-納米技術》雜誌上。

「今天的超算良好局面是我們『天河』團隊和國內眾多超算人幾十年如一日不懈努力、不斷創新的結果,我深知這個局面來之不易,我們需要不斷拓展天河二號的應用領域,加快大規模科學工程應用和大數據分析處理的創新研究,縮短應用和系統的距離,充分發揮天河二號應有的科技創新引擎作用。」盧宇彤說。

策劃:劉海陵林海利統籌:郭啟釗胡軍陸德潔

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