计算能力跨上新台阶,多领域获试验突破

我国自主研发新一代百亿亿次超级计算机——“天河三号”的Ｅ级原型机系统，日前经过密集性能测试，实现多项试验突破，进一步证明其易用性，将为我国科研及产业创新提供新的动力。

计算能力跨上新台阶

Ｅ级超级计算机即百亿亿次超级计算机，它的运算能力将在现有超算基础上跨上一个新的台阶，是各国高端信息技术创新和竞争的制高点。

在国防科技大学和国家超算天津中心等团队合作下，“天河三号”Ｅ级原型机历经两年多的持续研发和关键技术攻关，于今年７月研制成功并完成课题验收。通过创新赋能，实现了进一步的自主可控。

据国家超算天津中心主任刘光明介绍，研发团队设计了“迈创”众核处理器、高速互连控制器、互连接口控制器3大芯片，4类计算、存储、服务结点，10余种印制电路板，实现了一系列关键技术领域的自主创新。

原型机系统研制成功后，该中心随即启动了大规模的计算应用测试，用数据说话。国家超算天津中心应用研发部部长孟祥飞介绍，测试涉及国家１２个重大创新专项领域、数十个国家重点研发计划，专挑硬骨头，勇攀科研高峰。

不到一个月，力学所、物理所、大气所、计算所等中科院旗下院所，以及中国空气动力研究与发展中心、北京临近空间飞行器系统工程研究所、清华大学、西安交大等３０余家合作单位轮番上阵，利用原型机开展一系列大规模并行应用测试，涉及大飞机、航天器、新型发动机、新型反应堆、电磁仿真等领域５０余款自主研发高性能软件和大型开源软件。

测试下的原型机实力不俗，仅6个机柜就达到了与我国首台千万亿次超算“天河一号”１２０个机柜相当的计算能力。

多领域获试验突破

真金不怕火炼，测试结果让科研团队颇为兴奋。从软件兼容性到运行能力的全方位测试下，原型机取得了一批突破性成果。

利用原型机，在航空航天飞行器领域，开展了１００亿级网格规模全尺寸气动仿真，为下一步我国新一代航天装备研发和宽体大飞机设计等打下了坚实基础；在数值气象领域，运行１公里级的高分辨率预报，将为台风等突发性天气预警和防灾减灾提供更长效参考；在新材料领域，实现跨整个微观尺度的１０的４次方量级复杂原子体系动力学计算等诸多大规模计算处理领域的突破，运算能力的大幅提升使得新材料研发具备更多可能，为工业领域产业升级和先进制造创新增添新的动能。

在应用软件测试中，有２０余款应用软件扩展到“天河三号”Ｅ级原型机全系统近２０万个计算核心。尽管只是小试牛刀，但证明了具备扩展到未来完全国产Ｅ级系统的能力。

硬件设备的性能在测试下也得到验证。刘光明说，“天河三号”Ｅ级原型机系统采用的低功耗“迈创”众核处理器、优化后的互联通信技术以及体系结构设计，从局部节点结算能力到整机系统的并行扩展能力，都表现出突出的性能优势。

石油勘探是超算应用的主要领域之一，称得上“找油”利器。在原型机上的石油勘探地震正演模拟测试表明，其计算节点中一个核组的性能就达到“天河一号”单节点的１．２４倍，而原型机每个节点有１２个这样的核组组成，“找油”更快更准。孟祥飞分析，这说明“天河三号”Ｅ级原型机相比“天河一号”具有更好的高速互联网络，通信性能优势明显。

为应用生态构建打牢基础

刘光明表示，测试结果充分反映出，“天河三号”Ｅ级原型机系统具有突出的易用性、适用性，“这为下一步支撑国家重大科技创新和产业创新以及构建全方位应用生态体系打下了坚实基础。”“天河三号”有望于２０２０年研制成功，刘光明信心十足。

上一代超算“天河一号”的最大优势在于，它是世界上获得最广泛应用的超算。这一优势有望在“天河三号”上延续，成为不少产业的核心竞争力。

在原型机测试中，服务智能产业创新的“天河智能创新一体化平台”也完成了系统适配，从而打通了“天河三号”Ｅ级原型机、“天河一号”等不同体系结构下的计算、存储资源协同调度管理。

该一体化平台通过开展大规模机器学习算法实现、交互式深度学习应用等共性关键技术研发，将会有效降低非专业领域用户、科研用户的使用难度，让“高大上”的超算主动融入“江湖”，全面服务智能应用创新。“点点鼠标，就能调用‘天河三号’Ｅ级原型机的计算能力并不遥远。”孟祥飞说。

刘光明指出，“天河三号”Ｅ级原型机系统是我国“Ｅ级（百亿亿次）计算机研制”国家重点研发计划的第一阶段成果，全面关键技术突破和短时间实现广泛应用部署，充分说明我国“银河”“天河”系列超级计算机经过近40年的不断创新、不断积累、不断发展，已经形成了研制国际领先的均衡超级计算机系统、带动核心技术产业化、支撑科研和产业领域全面创新的综合能力。

路漫漫其修远兮。“天河三号”Ｅ级原型机将成为基础蓝本，支撑我国Ｅ级计算机快速研制部署，同时支撑国家创新驱动发展战略实施，助力我国从科技大国向科技强国迈进。