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从速度的追赶到性能的改善,从集成创新到完全自主创新,超算领域的发展路径是中国的创新模式的缩影。
美国暂时缓了一口气,经过两年的努力,超级计算机的世界第一又回来了。根据国际超级电脑组织6月18日公布最新的全球超级电脑500强名单,美国超级计算机重夺世界第一宝座。
据悉,由美国国际商业机器公司(IBM)最新研制的超级计算机“红杉”(Sequoia),为美国夺得全球最快超级计算机宝座。这是继2009年后美国再次夺回“世界第一电脑”的头衔。根据18日公布的数据,“红杉”的持续运算测试达每秒16324万亿次,其峰值运算速度高达每秒20132万亿次,令其他计算机望尘莫及。
宝座两易主
日本理化学研究所与富士通(Fujitsu)共同研发和组装中的超级计算机“京”在名单中位居亚军,其测试速度上升到每秒运算速度10510万亿次。
中国进入前十的有两台,国家超级计算天津中心的“天河一号”则以每秒2570万亿次的运算速度位列第五;另外,超级计算深圳中心的“星云”超级计算机排名第十,标志着中国在超级计算领域进入世界领先行列。
1999年,日本投入400亿日元(约合人民币25亿元),开始了名为“地球模拟器”的超级计算机的开发计划。2002年,日本“地球模拟器”超级计算机成功推出,并将长年来一直独占鳌头的美国挤下了“头把交椅”。但美国政府随后开始加大了在超级计算机研发方面的投入,并在2004年重新占据“第一”。
美国又一坐6年,直到2010年中国“天河一号”的问世。2010年11月超级计算机排名机构运用Linpack基准测试来衡量超级计算机的运算速度。在测试中,中国“天河一号”超级计算机在峰值运算时运算速度可以达到每秒2570万亿次,超过了当时美国和日本超级计算机的运算速度。
“当年日本不知道从哪里冒出来,但确实让人措手不及。而看看中国,你会看到让世界吃惊的事情又来了。”的确,中国这一次又让美国吃惊了。
速度让位
Linpack基准测试是通过测量短时间内进行真实科学计算的能力,来衡量世界最快超级计算机的运行速度,但通常最重要的指标是维持这种计算性能的能力。
《MIT技术评论》指出,将“天河一号”认定为世界最快的Linpack基准测试还是无法准确表明它的实际应用性能。
天河一号采用的是异构,即共同使用CPU和GPU,世界上的超级计算机还很少使用CPU加GPU的体系结构。美国国家超级计算应用中心主任托姆?邓宁表示,GPU速度和显存速度之间存在明显的不匹配情况,在GPU上达到峰值速度十分困难。
尽管排名前十的计算机中法德日各自都占有一席之地,但大部分国家超级计算机都在用美国芯片。中国的专家表示,天河系统的很多核心部件也不例外,包括7168个由美国英伟达公司生产的图像处理器GPU。
评论认为,这次中国“天河一号”的登顶并没有改变超级计算机研发基本上为美国所控制的整体局面。
不过,一年之后,让计算机行业惊讶的事情再次发生。2011年,中国首次推出了一台使用国产微处理器芯片的超级计算机。
一台名为“神威蓝光”的超级计算机于2011年9月安装在山东省的国家超级计算济南中心。神威系统每秒能进行约1千万亿次运算,更为重要的是,该系统采用的8700片申威1600微处理器由中国自主研制。这标志着中国成为继美国与日本之后第三个能够采用自主CPU构建千万亿次计算机的国家。
国家超级计算济南中心主任顾卫东介绍,“神威蓝光千万亿次高效能计算机系统”共8704个CPU,全部采用自主设计生产的申威1600处理器,整个系统的峰值运算速度为1.07千万亿次,比20万台普通笔记本同时运算还要快;其存储容量为2000万亿字节,相当于6个国家图书馆藏书量。
据称,“神威蓝光”采用全系统水冷技术,相比风冷能耗降低40%。“神威蓝光”超级计算机,能耗仅1.074兆瓦。2007年世界第一位的“蓝色基因”速度仅有其一半,但耗电量高达6兆瓦。
从速度的追赶到性能的改善,从集成创新到完全自主创新,中国的创新模式在超级计算领域表现得淋漓尽致。
超级神算
美国国防部高级研究计划局也在紧锣密鼓地研制亿亿级超级计算机,计划将于2018年研制成功。
超级计算机的大规模投入旨在满足各领域的超算需求。2010年11月曾夺得世界第一的天河一号已经投入应用领域。在早前举行的新闻发布会上,国家超级计算天津中心主任刘光明用了“天、地、人”三个字对超级计算机的应用做了形象比喻。算天,就是算天上的天气预报,如遥感卫星等。地上算什么,主要是石油和天然气的储藏情况。我们中国的地下的有的储藏资源量大,但是它是比较分散,所以必须用超级计算机确定地下的油藏。算人,是帮助各种疑难杂症的新药的研制。“天河一号”的服务用户已经超过300家。
2011年初,中石油东方物探公司首次将面积达1060平方公里的石油勘探地震数据放在天河一号上进行计算,仅用16个小时就完成了计算处理任务,运算效率比过去提高了30多倍。
中科院上海药物研究所研究员欧阳怀宇说:上海药物所通过天河一号超级计算机与实验紧密配合,在钾离子通道激动剂研发中取得了很大进展,发现了治疗癫痫疾病的新分子,相关研究是目前世界上唯一成功的离子通道激动剂药物设计。”
超级计算机运算能力的提高在国防上还可以使更为精密的作战模拟成为现实,比如根据现实情况预设成千上萬种作战方案,然后通过计算和分析得出最优化的方案。运算能力越强,可以预设的作战方案也就越多,分析出来的结果也就越接近于实战的参数。
按运行时间看,国内超算中心的资源利用率普遍都在70%以上,有的甚至超过80%。而国外超算中心的利用率普遍在60%左右。
“十一五”期间,国家在超级计算机项目发展上投入9.4亿元,在天津、深圳、济南、长沙、成都、广州等地建立了国家超级计算中心。
创新保障
从21世纪初的技术水平落后整整三代,到“十一五”末进入世界第一与自主知识产权的队列。中国的超级计算机领域用十年的时间,完成了跨越式发展,这是中国科技发展的一个缩影。
进入新世纪以来,国民经济保持高速增长的同时,也暴露出隐忧,依靠廉价劳动力的“比较优势”,使我国在全球化的产业价值链上处于低端,“八亿件衬衫才能换一架波音飞机”。在复杂的时代背景和激烈的科技竞争下,党的十六大提出,要制定国家科学和技术长远发展规划。2003年6月,国务院专门成立了以温家宝总理为组长,23个部门主要领导参加的规划领导小组。
2006年1月9日,全国科学技术大会开幕。总书记胡锦涛在会上提出了提高自主创新能力、建设创新型国家的重大战略目标。1月26日,中共中央、国务院作出《关于实施科技规划纲要增强自主创新能力的决定》。国家确定了节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车7个战略性新兴产业,并加大投入,系统部署,组织联合攻关,应用示范。
战略部署、举国体制与中国特色的创新模式,是以超级计算为代表的新兴产业实现跨越式发展的原因,也成为未来取得更高成就的保障。
美国暂时缓了一口气,经过两年的努力,超级计算机的世界第一又回来了。根据国际超级电脑组织6月18日公布最新的全球超级电脑500强名单,美国超级计算机重夺世界第一宝座。
据悉,由美国国际商业机器公司(IBM)最新研制的超级计算机“红杉”(Sequoia),为美国夺得全球最快超级计算机宝座。这是继2009年后美国再次夺回“世界第一电脑”的头衔。根据18日公布的数据,“红杉”的持续运算测试达每秒16324万亿次,其峰值运算速度高达每秒20132万亿次,令其他计算机望尘莫及。
宝座两易主
日本理化学研究所与富士通(Fujitsu)共同研发和组装中的超级计算机“京”在名单中位居亚军,其测试速度上升到每秒运算速度10510万亿次。
中国进入前十的有两台,国家超级计算天津中心的“天河一号”则以每秒2570万亿次的运算速度位列第五;另外,超级计算深圳中心的“星云”超级计算机排名第十,标志着中国在超级计算领域进入世界领先行列。
1999年,日本投入400亿日元(约合人民币25亿元),开始了名为“地球模拟器”的超级计算机的开发计划。2002年,日本“地球模拟器”超级计算机成功推出,并将长年来一直独占鳌头的美国挤下了“头把交椅”。但美国政府随后开始加大了在超级计算机研发方面的投入,并在2004年重新占据“第一”。
美国又一坐6年,直到2010年中国“天河一号”的问世。2010年11月超级计算机排名机构运用Linpack基准测试来衡量超级计算机的运算速度。在测试中,中国“天河一号”超级计算机在峰值运算时运算速度可以达到每秒2570万亿次,超过了当时美国和日本超级计算机的运算速度。
“当年日本不知道从哪里冒出来,但确实让人措手不及。而看看中国,你会看到让世界吃惊的事情又来了。”的确,中国这一次又让美国吃惊了。
速度让位
Linpack基准测试是通过测量短时间内进行真实科学计算的能力,来衡量世界最快超级计算机的运行速度,但通常最重要的指标是维持这种计算性能的能力。
《MIT技术评论》指出,将“天河一号”认定为世界最快的Linpack基准测试还是无法准确表明它的实际应用性能。
天河一号采用的是异构,即共同使用CPU和GPU,世界上的超级计算机还很少使用CPU加GPU的体系结构。美国国家超级计算应用中心主任托姆?邓宁表示,GPU速度和显存速度之间存在明显的不匹配情况,在GPU上达到峰值速度十分困难。
尽管排名前十的计算机中法德日各自都占有一席之地,但大部分国家超级计算机都在用美国芯片。中国的专家表示,天河系统的很多核心部件也不例外,包括7168个由美国英伟达公司生产的图像处理器GPU。
评论认为,这次中国“天河一号”的登顶并没有改变超级计算机研发基本上为美国所控制的整体局面。
不过,一年之后,让计算机行业惊讶的事情再次发生。2011年,中国首次推出了一台使用国产微处理器芯片的超级计算机。
一台名为“神威蓝光”的超级计算机于2011年9月安装在山东省的国家超级计算济南中心。神威系统每秒能进行约1千万亿次运算,更为重要的是,该系统采用的8700片申威1600微处理器由中国自主研制。这标志着中国成为继美国与日本之后第三个能够采用自主CPU构建千万亿次计算机的国家。
国家超级计算济南中心主任顾卫东介绍,“神威蓝光千万亿次高效能计算机系统”共8704个CPU,全部采用自主设计生产的申威1600处理器,整个系统的峰值运算速度为1.07千万亿次,比20万台普通笔记本同时运算还要快;其存储容量为2000万亿字节,相当于6个国家图书馆藏书量。
据称,“神威蓝光”采用全系统水冷技术,相比风冷能耗降低40%。“神威蓝光”超级计算机,能耗仅1.074兆瓦。2007年世界第一位的“蓝色基因”速度仅有其一半,但耗电量高达6兆瓦。
从速度的追赶到性能的改善,从集成创新到完全自主创新,中国的创新模式在超级计算领域表现得淋漓尽致。
超级神算
美国国防部高级研究计划局也在紧锣密鼓地研制亿亿级超级计算机,计划将于2018年研制成功。
超级计算机的大规模投入旨在满足各领域的超算需求。2010年11月曾夺得世界第一的天河一号已经投入应用领域。在早前举行的新闻发布会上,国家超级计算天津中心主任刘光明用了“天、地、人”三个字对超级计算机的应用做了形象比喻。算天,就是算天上的天气预报,如遥感卫星等。地上算什么,主要是石油和天然气的储藏情况。我们中国的地下的有的储藏资源量大,但是它是比较分散,所以必须用超级计算机确定地下的油藏。算人,是帮助各种疑难杂症的新药的研制。“天河一号”的服务用户已经超过300家。
2011年初,中石油东方物探公司首次将面积达1060平方公里的石油勘探地震数据放在天河一号上进行计算,仅用16个小时就完成了计算处理任务,运算效率比过去提高了30多倍。
中科院上海药物研究所研究员欧阳怀宇说:上海药物所通过天河一号超级计算机与实验紧密配合,在钾离子通道激动剂研发中取得了很大进展,发现了治疗癫痫疾病的新分子,相关研究是目前世界上唯一成功的离子通道激动剂药物设计。”
超级计算机运算能力的提高在国防上还可以使更为精密的作战模拟成为现实,比如根据现实情况预设成千上萬种作战方案,然后通过计算和分析得出最优化的方案。运算能力越强,可以预设的作战方案也就越多,分析出来的结果也就越接近于实战的参数。
按运行时间看,国内超算中心的资源利用率普遍都在70%以上,有的甚至超过80%。而国外超算中心的利用率普遍在60%左右。
“十一五”期间,国家在超级计算机项目发展上投入9.4亿元,在天津、深圳、济南、长沙、成都、广州等地建立了国家超级计算中心。
创新保障
从21世纪初的技术水平落后整整三代,到“十一五”末进入世界第一与自主知识产权的队列。中国的超级计算机领域用十年的时间,完成了跨越式发展,这是中国科技发展的一个缩影。
进入新世纪以来,国民经济保持高速增长的同时,也暴露出隐忧,依靠廉价劳动力的“比较优势”,使我国在全球化的产业价值链上处于低端,“八亿件衬衫才能换一架波音飞机”。在复杂的时代背景和激烈的科技竞争下,党的十六大提出,要制定国家科学和技术长远发展规划。2003年6月,国务院专门成立了以温家宝总理为组长,23个部门主要领导参加的规划领导小组。
2006年1月9日,全国科学技术大会开幕。总书记胡锦涛在会上提出了提高自主创新能力、建设创新型国家的重大战略目标。1月26日,中共中央、国务院作出《关于实施科技规划纲要增强自主创新能力的决定》。国家确定了节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车7个战略性新兴产业,并加大投入,系统部署,组织联合攻关,应用示范。
战略部署、举国体制与中国特色的创新模式,是以超级计算为代表的新兴产业实现跨越式发展的原因,也成为未来取得更高成就的保障。