中国成功研制千万亿次超级计算机“天河一号”

时间:2010-03-22 21:15 中央政府门户网站 点击:次 我要评论（）

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    新华社长沙１０月２９日电（记者白瑞雪、喻菲、王玉山）随着第一台国产千万亿次超级计算机２９日在湖南长沙亮相，作为算盘这一古老计算器的发明者，中国拥有了历史上计算速度最快的工具。

    每秒钟１２０６万亿次的峰值速度和每秒５６３．１万亿次的Ｌｉｎｐａｃｋ实测性能，使这台名为“天河一号”的计算机位居同日公布的中国超级计算机前１００强之首，也使中国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。

    这个速度意味着，如果用“天河一号”计算一天，一台当前主流微机得算１６０年。“天河一号”的存储量，则相当于４个国家图书馆藏书量之和。

    超级计算机又称高性能计算机、巨型计算机，是世界公认的高新技术制高点和２１世纪最重要的科学领域之一。

    作为中国高技术研究发展计划（８６３计划）中的一个重大项目，“天河一号”的设计始于２００８年。

    “随着我国经济的发展，环境控制、生物医药等领域已经对千万亿次甚至更高性能的计算机提出了现实需求。”国防科技大学校长张育林说。

    国防科技大学是“天河一号”的研制者。１９８３年面世的中国第一台亿次计算机“银河一号”，同样诞生在这所大学。

    “超级计算机的研制历程表明，我们要在高技术领域有所作为，必须走一条中国特色的自主创新之路。”张育林说，“一味追求国际排名是没有意义的，只有在核心技术、实际效益和人才培养上不断实现新的突破，科学研究才有了持续发展的动力。”

    采用了“多阵列可配置协同并行体系结构”等７项关键创新技术的“天河一号”，综合技术水平位居世界前列，具有高性能、高能效、高安全和易使用的特点。

    在实现技术跨越的同时，由２００多人组成、平均年龄为３６岁的“天河”团队还首次尝试了军地合作、多家单位协同攻关的开发模式。

    中国传统文化里，“天河”是银河的别称。张育林说，这台计算机的名字暗示着天津与“银河一号”计算机诞生地之间的合作。

    ２０１０年年底之前，这台由１０３个机柜组成、占地面积近千平方米、总重量１５５吨的庞大计算机将安装到中国两个国家级超级计算中心之一的天津中心，向国内外用户提供超级计算服务。

    “在现代科学发展中，计算已经成为与理论和实验并行的第３大引擎。”国家超级计算天津中心主任刘光明说，“天河一号”将在资源勘探、生物医药研究、航空航天装备研制、金融工程、新材料开发等方面得到广泛应用。

    “‘天河’的平台是开放的，我们愿意与全世界共享中国的创新成果。”刘光明说。

     科学家展望未来超级计算机

    新华社长沙１０月２９日电（记者喻菲、白瑞雪、王玉山）正在湖南长沙参加“２００９年全国高性能计算机学术年会”的科学家预计，未来１０年左右时间，世界上将研制出运算速度超过每秒百万万亿次（即１０的１８次方）的超级计算机。这个速度是目前世界上最快计算机的１０００倍。

    中国科学院院士周兴铭说，宇宙的年龄是１５０亿年，换算成秒大概是百万万亿秒。也就是说如果从宇宙大爆炸的那一刻开始，每秒钟进行一次计算，一直到今天才能完成这个数量级的计算。

    他说，一些重大的科学研究，例如气候预报和灾害性天气预报以及飞行器的空气动力学计算等，都需要这个量级的计算。

    国防科技大学２９日刚刚公布了中国首台千万亿次（即１０的１５次方）超级计算机——“天河一号”。

    国防科技大学教授窦文华说，超级计算机性能的发展遵循千倍定律，即每隔１０年性能就会提高１０００倍，而实际上发展的速度可能更快。

    他认为，如果只使用当前的技术是无法研制出百万万亿次的计算机。他预测，１０的１８次方级别计算机其芯片之间应采用光互连。而研制１０的２１次方级别计算机将是２０３０年前后的事情，目前的半导体技术将不能支撑，或许会采用纳电子技术。再往后或许将产生量子计算技术。

    窦文华说：“人类对于高性能计算机的需求是没有止境的。这其中每一个台阶都需要从基础理论到实践技术以及应用技术的重大创新和跨越。”

    中科院软件所研究员张云泉说，未来超级计算机发展中，混合的架构将成为主流。但这种混合架构的计算机编程十分复杂困难，需开发更多的软件。

    国防科技大学教授李思昆说，未来超级计算研制中，峰值速度其实只是性能的一个方面，可靠性、易用性、互联通信、能耗等问题将更加突出。

    “百万万亿次计算机需要数百万甚至上千万个ＣＰＵ，那它的可靠性将成为最令人头疼的问题。”李思昆说。

    有专家预计，百万万亿次计算机的功耗将为几十兆瓦甚至几百兆瓦，如果不采取有效的降低能耗措施，一座城市的供电都不够一台超级计算机使用，而将来的超级计算机只能建在核电站旁边。

中国大力推进军队技术民用化

    新华社长沙１０月２９日电（记者白瑞雪、王玉山、喻菲）中国在首台国产千万亿次超级计算机“天河一号”２９日公开亮相的同时宣布，这一最新科技成果将面向全社会开放。

    “作为国家超级计算天津中心的业务主机，这台计算机将部署在天津滨海新区，面向国内外用户提供高性能计算服务。”“天河一号”工程办公室主任李楠说。

    “天河一号”的研制单位是以研制国防关键技术和先进武器装备闻名的国防科学技术大学。作为中国军队科学与工程技术的最高学府，这所大学也是中国第一台超级计算机“银河一号”的诞生地。

    “军地双方融合能够更好地促进技术创新。天津得到的不仅是机器，还有军队的技术和人才支援；军队科研单位在得到资金支持的同时，也扩大了对外交流，打开一个国际交流的窗口。”国家超级计算天津中心主任刘光明说。

    世界上所有的先进技术几乎都是诞生于军事领域，中国许多高新技术的发展也走过了军用和民用两个阶段。但，即便是“银河”系列超级计算机这样的核心关键技术，从投入使用之日起就没有离开过普通老百姓的生活。

    银河计算机的第一个用户是中国的石油勘探部门，后来逐渐拓展至气象预报、航天器设计等领域。

    与超级计算机一样，源于导弹事业的运载火箭，把近百颗与民生息息相关的通信、气象、资源、导航卫星送上了太空。同样根植于军工基础的造船业，已经使中国成为一个造船大国和民用船舶出口大国。

    数据表明，中国实施改革开放３０年以来，军工科研生产能力已有三分之二转向为国民经济建设服务，有１０多万项军工技术转为民用，国防科技工业已能生产５０余大类约１万种民用产品。

    “‘天河一号’的技术攻关时间仅有两年，全面工程研制也只有几个月。之所以这么快，就是因为我们走了一条军民融合的路子，自觉融入了国家的创新体系。”国防科技大学校长张育林说，在以增强自主创新能力为核心、建设创新型国家的进程中，军用技术的民用化，既能推动军队发展，又能促进国家建设。

    在国防科学技术大学，除了超级计算机，还有磁悬浮技术、汽车自动驾驶系统等一大批技术成果已经或即将走向民用。

    “技术本身没有军民之分，”张育林说，“我们发展一切技术的根本目的在于造福全人类。”

数字详解“天河一号”

    新华社长沙１０月２９日电（记者白瑞雪、王玉山、喻菲）中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”究竟有多“超级”？以下是一组相关数字。

    数字一：全系统峰值性能为每秒１２０６万亿次，Ｌｉｎｐａｃｋ实测性能为每秒５６３．１万亿次。这意味着，“天河一号”计算一天，一台配置Ｉｎｔｅｌ双核ＣＰＵ、主频为２．５ＧＨｚ的微机需要计算１６０年。

    数字二：共享存储总容量为１ＰＢ。按国内数字图书馆应用软件的图片格式ＰＤＧ为例计算，如果平均每册书大小约１０ＭＢ的话，“天河一号”的存储量相当于４个国家图书馆（藏书量为２７００万册）之和，能够为全国每人储存一张大小接近１ｍｂ的照片。

    数字三：“天河一号”由１０３台机柜组成，每个机柜占地１．４４平方米、高两米、重１．５吨，系统总重量相当于１９个神舟飞船。把通风等条件考虑在内，放置“天河一号”需要一个近千平方米的房间。

    数字四：全系统包含６１４４个通用处理器（ＣＰＵ）和５１２０个加速处理器（ＧＰＵ），仅系统级软件就有２０多万行代码。按照每人每个小时写２０行代码的速度，需要写１万小时。

    数字五：互联通信网络的单根线传输速率为１０Ｇｂｐｓ，这是目前国际上最快的速率，相当于在“天河一号”计算机内部修了一条信息高速公路。

    数字六：直接参与“天河一号”研发的科技人员有２００多人，平均年龄为３６岁。

    数字七：“天河一号”目前投资为６亿人民币。从信息技术的发展速度预计，使用寿命预计为１０年。

    数字八：全系统运行情况下，每小时耗电１２８０度。能耗比即每瓦电创造的计算效能为４．３亿次运算，与目前峰值性能排名世界第一的美国“走鹃”超级计算机相当。

超级计算机离老百姓有多远？

    新华社长沙１０月２９日电（记者王玉山、白瑞雪、喻菲）“天河一号”的研制成功，标志着我国超级计算机的自主研制实现了从百万亿次到千万亿次的历史性跨越。

    与已经进入寻常百姓家的个人电脑相比，这些运算速度动辄以万亿、十万亿、百万亿和千万亿次来计算的超级计算机，和老百姓的日常生活有什么关系？

    “超级计算机似乎只和科学研究联系在一起。但事实上，在和大众生活息息相关的各个领域，我们都可以看到超级计算机的身影。”中国科学院院士周兴铭说。

    “看得见”

    很多人并不知道，人们习以为常的种种生活方式，都有超级计算机的参与。

    ——网络服务。在网络日益普及的今天，面对数千万、数亿用户的访问请求，服务器必须有强大的数据吞吐和处理能力。而这正是超级计算机发挥作用的舞台。高性能服务器每秒钟可以处理数千万乃至数亿次服务请求，及时提供用户所需要的信息和服务，保证服务质量。

    ——天气预报。天气预报的结果，也是由超级计算机计算而来。目前世界最高水平可预报８天，我国为５至６天。但对于中长期预报特别是气候预报来说，目前世界上的超级计算机仍然是无法满足需求的，因为天气预报的计算需要１０的１８次方也就是每秒百万万亿次的速度。从宇宙大爆炸起至今宇宙的年龄约为１５０亿年，换算成秒大概是百万万亿秒。如果每秒钟做一次运算的话，相当于宇宙大爆炸起一直算到现在。世界上一个公认的说法是，天气预报时效每增加一天，气象和计算机界需要努力１０年。

    ——生物制药。研制一种新药，从化合物筛选到临床试验，一般需要１０到１５年的时间。使用超级计算机，以计算机模拟的手段，科学家可以在较短的时间内从几十万甚至几百万种化合物中筛选出有效的药物化合物，不仅节省了购买真实化合物的大量资金，而且大大缩短了药物研发的周期。

    “离不开”

    “科学技术的发展过去主要是靠理论和实验，而今天，计算已经成为与之并行的第三大手段。”周兴铭说，各种尖端的科学技术问题，都需要超级计算机的支撑，国民经济中很多重要的产业也都已经离不开高性能计算机。

    我国第一个用上超级计算机的行业是石油勘探，上世纪８０年代开始使用“银河”系列计算机。怎么把地下的石油尽可能多地采出来，需要靠超级计算机；汽车安全性的碰撞实验，基本上都要用超级计算机进行先期模拟；集成电路设计，如何在一平方厘米大小的芯片上把几亿个、几十亿个晶体管连接成需要的电路、需要的性能，也要靠超级计算机帮助设计……

    “高性能计算机可以称作一个国家的基础设施。它本身代表着一个国家的高技术能力，同时也为今后其它领域高新技术的发展开创了一个更广阔的空间。”周兴铭说。

    据“天河一号&rd