中国芯 展示神威

中国的核心显示出巨大的力量。

6月20日，在德国法兰克福举行的国际超级计算大会(ISC)公布了新的全球超级计算机500强名单。由国家并行计算机工程技术中心研制的“太湖神威之光”以比第二名快近3倍的计算速度获得第一名。更令人兴奋的是，该系统实现了包括处理器在内的所有核心部件的国产化。

超级计算机新霸主的计算速度有多快？本地化的概念是什么？中国的超级计算达到世界之巅了吗？记者走进负责系统运维的国家超级计算无锡中心，为大家揭开了“神威太湖之光”的神秘面纱。

有多快？

处理器有40960个，性能相当于200多万台普通电脑。

系统峰值性能为125.436PFlops，居世界第一。

持续性能为93.015PFlops，全球排名第一；

功耗比为6051 flops/W，依然是全球第一。

国际超级计算大会的消息让人们只为数据所迷惑。

“简单来说，这个系统一分钟的计算能力相当于全世界72亿人同时使用计算器连续计算32年；如果以2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机为参照，‘太湖之光’相当于200多万台普通电脑。”无锡国家超级计算中心主任杨广文介绍。

走进国家超级计算无锡中心，在1000平方米的房间里，记者看到了“神威太湖之光”的“真身”:

它由40个计算机柜和8个网络机柜组成。每个计算柜都比家用双开门冰箱略大。柜门打开时，由32个计算插件组成的4个超级节点分布在其中。每个插件由四块操作节点板组成，一块操作节点板包含两个“神威26010”高性能处理器。一个机柜有1024个处理器，整个神威太湖之光有40960个处理器。

争取超级计算研究的意义不仅仅是“速度战”，更是“应用战”。

国家超级计算无锡中心副主任付伟介绍，依托“神威太湖之光”，以清华大学为主体的研究团队首次实现了百万核尺度全球10公里高分辨率地球系统的数值模拟，这一成果将全面提升我国应对极端天气和自然灾害的能力；计算流体力学国家实验室对天宫一号返回路径的数值模拟结果令人振奋，将为天宫一号的顺利返回提供准确的预测。上海药物研究所开展的药物筛选和疾病机制研究，仅用两周时间就完成了常规计算，大大加快了白血病、癌症、禽流感等方向的药物设计进度.

此外，“神威太湖之光”在绿色节能方面取得突破。杨广文表示，过去超级计算机的功耗堪比中小城市，因此业界将能效比作为衡量其先进性的重要指标。“从低功耗、高集成度的处理器设计到高速、高密度的工程实现技术；从全球领先的高效水冷技术到软硬件协同的智能功耗控制方式，‘神威太湖之光’实现了分级全方位的绿色节能。”

有多难？

从“玻璃房”到“限售”，25平方厘米的中国芯打破了30年的技术封锁。

三十年前，中国超级计算机用户有一个神秘的“玻璃房”:美国人把一台超级计算机卖给中国，用不透明的玻璃包裹起来。未经授权，中国技术人员不得进入。

北京师范大学全球变化与地球系统科学研究所的王兰宁教授至今还记得中国大地上的这片“科技飞地”。“全国只有少数获得授权的科学家可以进入玻璃房，而且是在美国人的监视之下。一旦程序运行，机器立即被锁回玻璃房。所谓的超级计算速度在今天充其量是一台高性能计算机，但它是一台独立的计算机

20世纪80年代，中国逐渐进入自主设计制造超级计算机的国家行列，但核心处理器等关键部件和技术的缺点只能由他人控制，这直接导致中国虽然是国外超级计算机的“大买家”，却无法拥有与之匹配的“议价能力”。

进入“十二五”，在国家863工程的重点支持下，我国超级计算发展不断取得突破。“天河二号”获得“六连冠”。同时，在世界超级计算机500强榜单中，中国制造的榜单越来越长，引起了美国的警惕。2015年4月，美国政府宣布将4家与超级计算机相关的中国机构纳入出口限制名单，旨在通过限制销售锁定超级计算机在中国的快速发展。

正是这种封锁带来的激励，让我国下大力气研发国产“神威”系列超级计算机，直到这次登上国际榜首。

由此，仅有5厘米见方的“神威26010”这一薄片，不仅成为“神威太湖之光”的心脏，也成为中国自主研发打破30年技术封锁的利器。在25平方厘米之间，它集成了260个计算核心和数十亿个晶体管，达到了每秒超过3万亿次的计算能力。

中国科学院计算技术研究所研究员、并行计算专家张云泉表示，与使用英特尔芯片的天河二号不同，神威太湖之光是国内最强大的超级计算机，首次完全由中国芯制造。TOP500国际组织在一份声明中写道：“中国依靠完全基于中国处理器设计和制造的新系统，在TOP500国际组织的第47个名单中保持第一名。”

杨广文表示，关于核心处理器是否应该自主研发，一直存在争议。有人说这么多年都没做过，干脆就不做了，“照顾好”。也有声音说，高铁模式引进、吸收、创新好。为什么非要关起门来搞独立生态？“如果不坚持完全独立的生态，十几年都做不到，那么。

搞十几年的劲头，不可能有今天核心指标齐头并进的神威。”国家并行计算机工程技术研究中心副主任梁军说。

还有啥短板

应用能力不足，相关软件为国外垄断，中国超算离世界之巅仍有差距

超级计算机是国家科技综合实力的体现，从高端材料，到生命科学，再到深海探测、空间技术各领域，都离不开超算的支撑。这次好消息一出，有人认为中国超算从此稳稳地屹立世界之巅了。

真的是这样吗?

杨广文表示，不可否认，“神威·太湖之光”的成功，标志着我国超级计算机研制能力已位居世界领先水平，但在技术储备、系统稳定性方面与发达国家仍有明显差距。

速度之争是超算领域最为直接的对决。与“天河二号”“六连冠”的辉煌相比，此次登顶的“神威·太湖之光”要想长期占据世界第一的地位变得异常艰难。去年7月，美国启动“国家战略计算计划”，目标是到2025年建造世界上运算最快的计算机。

“未来五到十年，从每秒十亿亿次到每秒百亿亿次是超算发展的决胜之地。”国家并行计算中心的相关科研人员表示，虽然超算大国都在进行部署，但其中需要解决的技术关键环节非常多，以能耗为例，“神威·太湖之光”一年的用电量达到15兆瓦，相当于3个清华大学的用电量。以现有技术即使能够实现百亿亿次，能源消耗将十分惊人。

更为关键的是，无论速度有多快，发展超算始终是为了“致用”，而这仍然是当前我国超算发展的短板。

中科院计算机网络信息中心研究员张鉴表示，我国利用超算系统解决问题的能力长期不足，相关商业应用软件仍为国外垄断，在软件研制、应用开发和人才培养方面有待进一步提高。将“制好”转化为“用好”，才能真正实现对产业创新与升级的带动。

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