探秘“神威·太湖之光”，中国欲成超算强国

2016年6月，新一期全球超级计算机500强榜单揭晓，中国超算创下两项"历史首次"。在"天河二号"过去三年连续六度称雄后，使用中国自主芯片制造的"神威·太湖之光"取而代之荣登榜首。

但是，8月27日，在国家超级计算无锡中心举办的超算技术峰会暨中国计算机学会青年计算机科技论坛（CCF YOCSEF）学术委员会全体会议上，专家们一致认为，"中国是超算大国，但称不上超算强国""中国在利用超算方面还和其他国家存在巨大差距"。

▲"太湖之光"机房

　

　▲神威众核处理器展示

中国的超级计算，弱在应用和人才两个方面。专家认为，大家对于实验、理论都比较重视，但对于计算手段的应用，还没有那么重视。而"神威·太湖之光"的研发过程，或许能给以后的超级计算研发提供经验。

最强超算易主

"在过去的15~20年之间，我国通过部署‘863’计划及其他科研项目为推动超算发展作出了很大的贡献，比如神威、天河、曙光这些机器都获得过国家‘863’计划的支持。"中国计算机学会（CCF）常务理事、国家并行计算机工程技术研究中心研究员漆锋滨介绍。

国家超级计算无锡中心主任、清华大学教授杨广文谈起无锡超算中心的成立时说，"十二五"期间，科技部支持了两个十亿亿次级的超算项目，其中一个是先期启动的"天河二号"，而后在2014年，"神威·太湖之光"也在科技部正式立项，并于当年底完成原型机的验证，2015年底就已完成"神威·太湖之光"系统的研制与组装。"由于当时科技部的要求是建‘全球一流的超级计算机和全球一流的超算中心’，所以在超算研制完成的同时，超算中心也就成立了"。

用两年左右的时间研制出世界第一的超算系统，速度之快令人惊叹。"‘神威·太湖之光’的具体研制时间虽然短，但它之前经过了很长时间的技术预研，准备时间充分。"杨广文介绍说。

这台超算机器采用的是国家"核高基"重点科技专项支持的，由国家高性能集成电路设计中心通过自主核心技术开发的全国产"申威"CPU。"申威"系列的技术路线比较明晰而稳定，而且采用上一代"申威"CPU的"神威蓝光"超算为"神威·太湖之光"的发展做了很好的铺垫和尝试。"没有它，‘神威·太湖之光’也就不会那么快研制出来。"杨广文坦言。

这台世界一流的超级计算机器，最大的优势在于拥有全部自主的核心技术。"因为当时中国最高水平的超算‘天河二号’采用的是美国英特尔公司的‘至强’处理器，所以国家希望能采用另一种技术路线来研制新的超算。"杨广文解释说，新超算从布局之初的思路就是要打造拥有全国产架构、自主可控的软硬件。

还有个优势是"神威·太湖之光"从原型机研制阶段就开始与应用方一起讨论互动，否则也不可能在首次夺得TOP500冠军时，就有三大应用入围世界高性能计算应用最高奖--"戈登贝尔奖"提名。

按照战略需求来发展

中国超算的发展长久以来一直受到关注，但外界对于这个"烧钱"的战略项目也有不少质疑，其中很重要的一个依据就是中国花大价钱造出了全球性能最好的超算，但在应用方面却实力薄弱。

对此，杨广文坦言，在21世纪前几年，中国的超算应用能力确实比较弱，但在2005年之后则进入一个快速成长期，主要因为超算越来越受到科研单位与产业的重视，从事超算的人才也越来越多。

国内的发展趋势是机器牵引着应用走。"如果想要让国家的重点基础研究、核心装备研发甚至产业发展都用上超算，那超算的需求是无止境的。"杨广文说。

据介绍，"神威·太湖之光"半年来的利用率已经超过50%，目前已经累计拥有50多项应用。目前有一些重大项目正在"神威·太湖之光"上进行全机测试，比如获得了戈登贝尔奖的三大应用。

戈登贝尔奖被誉为计算机高性能应用领域的诺贝尔奖。杨广文介绍，2016年度戈登贝尔奖的6个提名中，"神威·太湖之光"就占了3个，分别涉及大气、海洋、材料三个领域的应用，今年有望实现我国在这个奖项上零的突破。

目前，包括国家气象局等多个国家专业机构与研究院所都在"神威·太湖之光"上开展应用研究，并进一步与无锡超算中心寻求全面合作。"目前最核心的问题不是如何让它跑满，而是如何把它用好，可以多出重量级的成果。"杨广文说。

"神威·太湖之光"之所以在这么短的时间内，就能有目前这么高的利用率，原因在于能够在超算研制初期就开始布局应用，杨广文在分享快速提升超算应用水平的经验时说。

超算是一个交叉性