论文部分内容阅读
美国政府的一纸禁令，让中国超级计算机产业的发展蒙上了一层阴影。
4月9日，美国多家媒体披露，美国政府把与超级计算机相关的4家中国机构列入限制出口黑名单。
4家中国机构分别是中国国防科学技术大学、国家超级计算机长沙中心、国家超级计算机天津中心和国家超级计算机广州中心，在美国商务部发布的公告中，认定4家机构“涉及违反美国国家安全或外交政策利益的活动”。
如果有美国公司要向名单上的4家中国机构出售相关技术，必须先向美国政府申请出口许可。但正如公告所指出的那样，这类许可的申请“通常会遭到政策性的拒绝”。
超级计算机是当前运算速度最快的大容量大型计算机，是计算机领域的“珠穆朗玛峰”，也是解决国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国防建设等领域一系列重大挑战性问题的重要手段，已成为世界各国特别是大国争夺的战略制高点。
在国家863等多个科技计划的持续支持下，中国超级计算机已经取得了长足发展，其中不乏一些在全球超算产业都极为辉煌的战绩，比如，著名的天河二号在国际TOP500组织首次正式发布的超级计算机高性能测试排行榜上，连续拿下过4次冠军。
不过，看似光鲜的名次背后，是以处理器为代表的关键器件，依然要依赖于从英特尔等美国科技企业进口，自主核心关键技术的应用水平，一直与美国、日本等发达国家存在较大差距，其中的隐患不言而喻。
如此看来，美国禁令不仅是中国超级计算机产业的一次危机，从另一个角度，它更提醒中国超级计算机产业，该痛定思痛了。
中国超算应用水平差距明显
中国超级计算机的整机硬件研制水平已经从国际先进行列步入世界领先水平。但是，辉煌成就的取得，并不意味着我国的超级计算技术总体上已经领先欧美，跃居世界第一。
事实上，我国在超级计算机的核心技术、超级计算的应用水平等方面与美国、日本等发达国家相比仍有较大差距。具体表现在如下几个方面：
首先，核心关键技术积累不足：我国超级计算机的研制仍然主要依靠国外的处理器和关键器件，在核心关键技术例如高性能处理器、高速互连、存储器件、并行系统软件、大规模并行算法等方面的基础性研究积累不足，与世界先进水平相比仍然落后。
其次，超算中心缺乏可持续发展的机制：由于缺乏稳定的运行经费，超级计算机大都开工不足，导致超算资源不能充分利用，难以实现超算资源的共享。
再次，超级计算应用水平差距大：我国超级计算应用的水平和普及程度与美国、欧盟、日本等相比差距很大。大型计算软件基本依赖进口，进口的并行应用软件不仅价格高，而且在并行规模上受到限制，制约了我国高性能计算应用水平的提高。
最后，跨学科高素质人才不足：超级计算是学科交叉的典型领域，但是我国学科交叉协作尚未形成风气，缺乏鼓励学科交叉合作的具体机制和组织保障。高水平人才，特别是既懂信息技术，又掌握领域专门知识的人才的缺乏，成为我国高性能计算发展的瓶颈。
中国超级计算机的整机硬件研制步入世界领先水平，并不意味着总体上跃居世界第一。
总之，从核心技术上看，我们还有很多技术方面需要完善，如研发新型使能技术和体系结构、降低能耗、优化系统软件、加大对应用软件的支持力度等。
从整个超级计算大环境看，以曙光、天河等为代表的超级计算机系统只是超级计算生态环境中的重要一环，我们还需领域物理模型、大型应用软件、交叉人才培养等多个其它环节的同步发展，才能维持我国超级计算生态环境的健康有序发展。
超级计算，归根到底，是一个应用导向的项目，所有的超级计算机，都应该是为了解决应用问题才研发的。所以说，应用最为关键。中国的超级计算机研制，也应该以应用为导向、以解决应用问题为目标，而不是以冲击TOP500榜首为目标。
当今我国的经济、产业和国家安全都面临诸多重大挑战性问题，它们的解决都离不开超级计算的强力支撑。深入研究并理解国家许多重要行业和关键领域对超级计算提出的巨大需求，是今后发展超级计算技术的重中之重。
啃下自主核心技术硬骨头
我国未来发展超级计算的主要目标，是面向国家经济与社会重大挑战性应用需求，以自主技术为主，突破超级计算机和大规模并行计算应用的关键技术，形成自主可控的技术体系和产品体系，保持和发展国际领先的超级计算机研制能力，大力推进高性能计算应用，为解决国家发展面临的重大战略性应用问题、提高我国的综合国力和科技竞争力提供支撑。
为了实现我国超级计算领域的长期可持续发展，没有捷径可走，仍然要啃下自主核心技术这块硬骨头，具体而言，又有一些对策建议值得考量。
制订我国超级计算机及应用的长期发展规划。加强该领域的发展战略研究，认真吸取美国、日本、欧盟等世界发达国家的先进经验，制订我国超级计算机及应用领域10到20年的长期发展规划。明确各个阶段的目标、任务、技术路线以及实现长远目标的具体步骤，扎扎实实地向前推进。
保证国家对超级计算技术的持续投入。鉴于超级计算对于国家发展和安全的战略重要性，国家应对该领域持续投入，使我国保持在该领域的优势地位。
建议根据国家中长期科技发展规划和国家重大应用需求，通过国家科技计划，引导产学研用密切合作，形成合力，推动高性能计算机和高性能计算应用的不断进步。
落实促进超级计算的长效发展机制。超级计算的可持续发展不仅需要中央政府的长期投入，还需要应用部门、研发部门和地方政府的积极性。必须解决体制、政策和机制上的问题，落实超级计算的长效发展机制，通过合理有效的机制，鼓励各方的投入。 例如，设立高性能计算基金，基金主要用于超算中心的运行经费，以免费机时的形式资助迫切需要使用高性能计算的项目。
在保证政府投入的同时，还要鼓励高性能计算服务的提供者探索商业运营机制，通过提供有偿的高质量服务，获得除政府经费之外的辅助资金来源，以保证高性能计算基础设施有充足的运行经费，形成自我发展的良性循环。
加大对高性能计算应用软件研发的支持力度。要切实加大对高性能计算应用软件研发的支持力度，选择重要的应用领域，建立长期的高性能计算应用软件发展计划。
不仅在超级计算机研发过程中要同步开展应用软件的开发，更要在机器使用的全生命周期内持续开发应用软件，逐步改变我国大型并行应用软件依赖国外的被动局面。高性能计算应用软件的研发要突出多学科的协作，提高大规模并行软件的技术水平。
加强高素质跨学科人才的培养。我国高校应加强对高性能计算人才的培养。有条件的高校应设立高性能计算本科学科方向和研究生培养方向，理工科本科生应把计算作为基础课程，加强计算建模方法、并行算法设计、算法实现与优化等方面的知识学习和技能训练，使学生具备用计算解决实际问题的基本能力。
对高性能计算相关产业给予优惠政策。对高性能计算相关产业给予优惠政策，包括所得税减免、降低关键器件进口关税、出台高水平人才引进政策等，鼓励企业在技术攻关、新产品研发等方面增加投入。
对于提供高性能计算资源服务和应用解决方案的新兴高性能计算服务产业，要特别加以扶植，帮助其成长壮大，促进高性能计算应用的普及。
促进形成超级计算的良好生态环境。所有计算机产品都是在技术推动和应用拉动下形成的。超级计算也不例外。着力发展应用算法和软件产品;超大型系统主要由应用部门投资、按需定制;普通系统走市场化自由竞争的发展道路。
要重视大型系统相关技术在中小型系统中的下移、普及和产品化。努力用好已经建成的超算中心。用机器的费用列入经常预算科目。因为自然科学和许多工程领域的基础研究是超级计算的重要用户，应允许相应科研项目中列支的设备购置费挪作设备租用费（或计算费），从而扩大研究投入的计算效益。
建立超级计算的标准化体系。超级计算是一个异常复杂的研究与应用领域，数十年来积累了大量的技术和软件产品，研究人员仍在不断探索更方便的使用模式。
为了便于应用软件在更多硬件平台和新一代硬件平台上的移植，有效利用历史上在软件开发方面的大量投入，迫切需要建立关于超级计算的标准化体系。
这个体系涉及硬件接口、硬件与软件接口、通信协议、编程模型、程序开发和调优环境、调试和排错工具、可靠性与可用性模型等诸多方面，从而使不同研制单位、厂家、用户的产品或模块可以互连、互通，保持硬件、软件系统的兼容性和互操作性，从而使超级计算机真正成为解决挑战性问题的重要手段。
（作者为曙光信息产业股份有限公司总裁）
4月9日，美国多家媒体披露，美国政府把与超级计算机相关的4家中国机构列入限制出口黑名单。
4家中国机构分别是中国国防科学技术大学、国家超级计算机长沙中心、国家超级计算机天津中心和国家超级计算机广州中心，在美国商务部发布的公告中，认定4家机构“涉及违反美国国家安全或外交政策利益的活动”。
如果有美国公司要向名单上的4家中国机构出售相关技术，必须先向美国政府申请出口许可。但正如公告所指出的那样，这类许可的申请“通常会遭到政策性的拒绝”。
超级计算机是当前运算速度最快的大容量大型计算机，是计算机领域的“珠穆朗玛峰”，也是解决国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国防建设等领域一系列重大挑战性问题的重要手段，已成为世界各国特别是大国争夺的战略制高点。
在国家863等多个科技计划的持续支持下，中国超级计算机已经取得了长足发展，其中不乏一些在全球超算产业都极为辉煌的战绩，比如，著名的天河二号在国际TOP500组织首次正式发布的超级计算机高性能测试排行榜上，连续拿下过4次冠军。
不过，看似光鲜的名次背后，是以处理器为代表的关键器件，依然要依赖于从英特尔等美国科技企业进口，自主核心关键技术的应用水平，一直与美国、日本等发达国家存在较大差距，其中的隐患不言而喻。
如此看来，美国禁令不仅是中国超级计算机产业的一次危机，从另一个角度，它更提醒中国超级计算机产业，该痛定思痛了。
中国超算应用水平差距明显
中国超级计算机的整机硬件研制水平已经从国际先进行列步入世界领先水平。但是，辉煌成就的取得，并不意味着我国的超级计算技术总体上已经领先欧美，跃居世界第一。
事实上，我国在超级计算机的核心技术、超级计算的应用水平等方面与美国、日本等发达国家相比仍有较大差距。具体表现在如下几个方面：
首先，核心关键技术积累不足：我国超级计算机的研制仍然主要依靠国外的处理器和关键器件，在核心关键技术例如高性能处理器、高速互连、存储器件、并行系统软件、大规模并行算法等方面的基础性研究积累不足，与世界先进水平相比仍然落后。
其次，超算中心缺乏可持续发展的机制：由于缺乏稳定的运行经费，超级计算机大都开工不足，导致超算资源不能充分利用，难以实现超算资源的共享。
再次，超级计算应用水平差距大：我国超级计算应用的水平和普及程度与美国、欧盟、日本等相比差距很大。大型计算软件基本依赖进口，进口的并行应用软件不仅价格高，而且在并行规模上受到限制，制约了我国高性能计算应用水平的提高。
最后，跨学科高素质人才不足：超级计算是学科交叉的典型领域，但是我国学科交叉协作尚未形成风气，缺乏鼓励学科交叉合作的具体机制和组织保障。高水平人才，特别是既懂信息技术，又掌握领域专门知识的人才的缺乏，成为我国高性能计算发展的瓶颈。
总之，从核心技术上看，我们还有很多技术方面需要完善，如研发新型使能技术和体系结构、降低能耗、优化系统软件、加大对应用软件的支持力度等。
从整个超级计算大环境看，以曙光、天河等为代表的超级计算机系统只是超级计算生态环境中的重要一环，我们还需领域物理模型、大型应用软件、交叉人才培养等多个其它环节的同步发展，才能维持我国超级计算生态环境的健康有序发展。
超级计算，归根到底，是一个应用导向的项目，所有的超级计算机，都应该是为了解决应用问题才研发的。所以说，应用最为关键。中国的超级计算机研制，也应该以应用为导向、以解决应用问题为目标，而不是以冲击TOP500榜首为目标。
当今我国的经济、产业和国家安全都面临诸多重大挑战性问题，它们的解决都离不开超级计算的强力支撑。深入研究并理解国家许多重要行业和关键领域对超级计算提出的巨大需求，是今后发展超级计算技术的重中之重。
啃下自主核心技术硬骨头
我国未来发展超级计算的主要目标，是面向国家经济与社会重大挑战性应用需求，以自主技术为主，突破超级计算机和大规模并行计算应用的关键技术，形成自主可控的技术体系和产品体系，保持和发展国际领先的超级计算机研制能力，大力推进高性能计算应用，为解决国家发展面临的重大战略性应用问题、提高我国的综合国力和科技竞争力提供支撑。
为了实现我国超级计算领域的长期可持续发展，没有捷径可走，仍然要啃下自主核心技术这块硬骨头，具体而言，又有一些对策建议值得考量。
制订我国超级计算机及应用的长期发展规划。加强该领域的发展战略研究，认真吸取美国、日本、欧盟等世界发达国家的先进经验，制订我国超级计算机及应用领域10到20年的长期发展规划。明确各个阶段的目标、任务、技术路线以及实现长远目标的具体步骤，扎扎实实地向前推进。
保证国家对超级计算技术的持续投入。鉴于超级计算对于国家发展和安全的战略重要性，国家应对该领域持续投入，使我国保持在该领域的优势地位。
建议根据国家中长期科技发展规划和国家重大应用需求，通过国家科技计划，引导产学研用密切合作，形成合力，推动高性能计算机和高性能计算应用的不断进步。
落实促进超级计算的长效发展机制。超级计算的可持续发展不仅需要中央政府的长期投入，还需要应用部门、研发部门和地方政府的积极性。必须解决体制、政策和机制上的问题，落实超级计算的长效发展机制，通过合理有效的机制，鼓励各方的投入。 例如，设立高性能计算基金，基金主要用于超算中心的运行经费，以免费机时的形式资助迫切需要使用高性能计算的项目。
在保证政府投入的同时，还要鼓励高性能计算服务的提供者探索商业运营机制，通过提供有偿的高质量服务，获得除政府经费之外的辅助资金来源，以保证高性能计算基础设施有充足的运行经费，形成自我发展的良性循环。
加大对高性能计算应用软件研发的支持力度。要切实加大对高性能计算应用软件研发的支持力度，选择重要的应用领域，建立长期的高性能计算应用软件发展计划。
不仅在超级计算机研发过程中要同步开展应用软件的开发，更要在机器使用的全生命周期内持续开发应用软件，逐步改变我国大型并行应用软件依赖国外的被动局面。高性能计算应用软件的研发要突出多学科的协作，提高大规模并行软件的技术水平。
加强高素质跨学科人才的培养。我国高校应加强对高性能计算人才的培养。有条件的高校应设立高性能计算本科学科方向和研究生培养方向，理工科本科生应把计算作为基础课程，加强计算建模方法、并行算法设计、算法实现与优化等方面的知识学习和技能训练，使学生具备用计算解决实际问题的基本能力。
对高性能计算相关产业给予优惠政策。对高性能计算相关产业给予优惠政策，包括所得税减免、降低关键器件进口关税、出台高水平人才引进政策等，鼓励企业在技术攻关、新产品研发等方面增加投入。
对于提供高性能计算资源服务和应用解决方案的新兴高性能计算服务产业，要特别加以扶植，帮助其成长壮大，促进高性能计算应用的普及。
促进形成超级计算的良好生态环境。所有计算机产品都是在技术推动和应用拉动下形成的。超级计算也不例外。着力发展应用算法和软件产品;超大型系统主要由应用部门投资、按需定制;普通系统走市场化自由竞争的发展道路。
要重视大型系统相关技术在中小型系统中的下移、普及和产品化。努力用好已经建成的超算中心。用机器的费用列入经常预算科目。因为自然科学和许多工程领域的基础研究是超级计算的重要用户，应允许相应科研项目中列支的设备购置费挪作设备租用费（或计算费），从而扩大研究投入的计算效益。
建立超级计算的标准化体系。超级计算是一个异常复杂的研究与应用领域，数十年来积累了大量的技术和软件产品，研究人员仍在不断探索更方便的使用模式。
为了便于应用软件在更多硬件平台和新一代硬件平台上的移植，有效利用历史上在软件开发方面的大量投入，迫切需要建立关于超级计算的标准化体系。
这个体系涉及硬件接口、硬件与软件接口、通信协议、编程模型、程序开发和调优环境、调试和排错工具、可靠性与可用性模型等诸多方面，从而使不同研制单位、厂家、用户的产品或模块可以互连、互通，保持硬件、软件系统的兼容性和互操作性，从而使超级计算机真正成为解决挑战性问题的重要手段。
（作者为曙光信息产业股份有限公司总裁）