我国首台千万亿次超级计算机——“天河一号”,由国防科学技术大学研制成功。10月29日,中国高性能计算机TOP100组织公布的2009年度百强排名中,“天河一号”高居榜首。有关专家表示,“天河一号”的诞生,是我国战略高技术和大型基础科技装备研制领域取得的一项重大创新成果,实现了我国自主研制超级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越,使我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。

前不久,由国防科学技术大学研制的我国首台千万亿次超级计算机系统――“天河一号”,在国家超级计算天津中心完成安装部署,系统调试结束后将面向社会提供超级计算服务。这标志着我国拥有了首个具有千万亿次计算能力的超算中心,将为科学研究和经济发展注入强大的动力。

“天河”团队:从追随者到领跑者

“天河一号”是国家863计划“千万亿次高效能计算机系统研制”课题的重大成果。该系统突破了多阵列可配置协同并行体系结构、高速率可扩展互连通信、基于隔离的安全控制、多层次的大规模系统容错、系统能耗综合控制等一系列关键技术,系统峰值性能达每秒1206万亿次双精度浮点运算,内存总容量98TB,点点通信带宽每秒40Gb,共享磁盘容量为1PB,具有高性能、高能效、高安全和易使用等特点,综合技术水平进入世界前列。“天河一号”1天的计算量,主流微机需要不间断计算160年;其存储量,相当于4个国家图书馆藏书量之和;可以为全国13亿人民每人存储1张高清晰照片。系统操作系统为自行研发,其安全标准达到目前国内最高的B2等级,一旦投入使用,用户可以通过网络访问,登录后操作如同操作个人微机一样简便。

据专家介绍,高性能计算机被誉为“计算机中的珠穆朗玛峰”,是体现科技竞争力和综合国力的重要标志,已成为理论和试验之外的第三种科学研究手段,在科学研究和经济社会发展中不可或缺。国防科大计算机学院通过与天津市滨海新区密切合作,承担了国家863计划“千万亿次高效能计算机系统研制”这一重大科研课题。科研人员突破了多项核心关键技术,于去年10月29日把具有国际先进水平的“天河一号”展现在世人面前。

2月11日,天津,滨海新区,国家超级计算天津中心,“天河一号”一如往常地高速运转,指示灯频频闪烁,伴随着繁忙运算发出蜂鸣声。

“天河一号”的成功问世,是我国高性能计算机技术发展的又一重大突破,是国家和军队信息化建设的又一重要成果,为解决我国经济、科技等领域重大挑战性问题提供了重要手段,对提升综合国力具有重要战略意义。

“天河一号”的系统峰值性能每秒1206万亿次双精度浮点运算,内存总容量98TB,点点通信带宽每秒40GB、共享磁盘容量为1PB,具有高性能、高能效、高安全和易使用等显著特点,综合技术水平进入世界前列。它的计算量相当于58000多台微机;1天的计算量,相当于1台主流微机不间断计算160年,其存储量相当于4个国家图书馆(藏书量为2700万册)之和,可以为全国13亿人每人存储1张高清晰照片。它的互联通信带宽高达每秒3200亿比特,相当于一秒钟下载5部高清电影,传输8万册25万字的图书。“天河一号”的应用领域广泛,可在石油勘探数据处理、生物医药研究、航空航天装备研制、资源勘测和卫星遥感数据处理、金融工程数据分析、气象预报、气候预测等方面大显身手。

这台由国防科技大学计算机学院研制的我国首台千万亿次超级计算机系统,刚刚获得2014年度国家科技进步奖特等奖。2014年12月30日,站上央视2014年度科技创新人物及团队领奖台的“天河”人在掌声与鲜花中绽放荣光。

“天河一号”将作为天津滨海新区和国防科大共建的国家超级计算天津中心的业务主机,面向社会开放,实现资源共享,为国内外提供超级计算服务。该系统将广泛应用于石油勘探数据处理、生物医药研究、航空航天装备研制、资源勘测和卫星遥感数据处理、气象预报、气候预测等领域。

88必发在线娱乐,去年11月18日,在第三十四届全球超级计算机500强排行榜上,“天河一号”位居全球第五、亚洲第一。专家指出,“天河一号”是我国战略高技术和大型基础科技装备研制领域取得的一项重大创新成果,使我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系统的国家。

该团队研制的“天河”系列超级计算机先后5次位居世界超级计算机500强榜首,其应用项目曾入围国际超级计算最高奖项“高登·贝尔”奖,打破了该奖项连续20年被美国包揽的格局,标志着中国高性能计算机系统实现了从“追随者”向“领跑者”的转变。

性能位居世界第一

2007年,国防科大计算机学院凭借充分的技术储备和可行的研制方案,成功申报了“千万亿次高效能计算机系统研制”国家“863”计划重大项目。经科技部批复,与天津滨海新区达成科技合作协议,联合建设以千万亿次计算机为业务主机的国家超级计算天津中心。

2009年10月,“天河一号”问世,比预计时间提前了一年。它的研制成功,实现了我国自主研制超级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越,使我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系统的国家。

2010年11月17日,落户国家超级计算天津中心的“天河一号”,以优异的计算性能在第36届国际超级计算机500强排行榜上位居世界第一。这是我国高性能计算机首次登上世界超算之巅,标志着我国高性能计算机研制技术跨入了国际领先行列。

“天河一号”在国际上首创了“CPU+GPU”相结合的异构融合计算体系结构,部分采用了该校自主研制的“飞腾-1000”芯片,在体系结构、互连通信、并行操作系统和高性能微处理器等多个领域实现了一系列关键技术突破,具有高性能、高能效、高安全和易使用等显著特点。

前后接踵 跨越创新

“天河一号”研制成功后,迅速在国家超级计算天津中心、长沙中心和广州中心投入运行,广泛应用于大科学、大工程以及产业升级和信息化建设,在石油勘探、生命基因、脑科学、新材料、气候变化与气象预报、高端装备制造、互联网金融等20多个领域获得成功应用,取得显著经济和社会效益。

例如,中石油东方物探公司用其成功进行了世界领先的高密度勘探数据处理,提高了“找油找气”能力;中科院上海药物研究所用其实现了微秒尺度的大规模分子动力学模拟,支撑了我国药物研究和医药产业由仿制为主到创制为主的转变;北京大学牵头的研究团队用其进行高压、低温条件下的全量子化计算模拟,在国际上首次验证高压低温量子液态氢这一奇特物质的存在……

“‘天河一号’目前有重点用户600多家,每天运行1000多个计算任务,其平均利用率达到82%,应用水平进入世界先进行列。”该中心主任刘光明告诉《中国科学报》记者。

2013年6月,国防科大与广东省广州市通过军民融合式发展创新模式,成功研制了“天河二号”超级计算机系统。

事实上,继“天河一号”在第36届国际高性能计算机500强排行榜上获得世界第一之后,目前,“天河二号”已连续四次在世界超级计算机500强排行榜上位居榜首,并且为推动我国经济社会发展、提升国家科技创新能力和企业竞争力发挥了重要作用。

世界超算“双料”冠军

“天河二号”以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能,在第41届世界超级计算机500强排行榜上再次位居榜首。去年11月,在国际500强组织首次正式发布的超级计算机高性能共轭梯度基准测试排名中,它同样以优越性能位居世界第一,成为世界超算首个“双料”冠军。

据介绍,如今“天河一号”的融合式创新样本已成功复制,“天河二号”目前已先后为国内外220多家用户提供了高性能计算和云计算服务,为近百个国家重大科技项目、国际合作项目提供了高性能计算支持。

例如,德国慕尼黑工业大学等合作团队利用它开展的真实地震震波传播模拟工作,再现了1992年美国加州兰德斯大地震震波传播过程,为研究地震物理机理和开展地震预报提供了新的途径;中国商飞北京民用飞机技术研究中心利用它开展大型客机全参数气动优化设计计算,仅用6天时间就完成了过去需要2年才能完成的计算量;华大基因利用它开展极大规模基因组组装计算,取得了重要研究成果……

截至目前,“天河二号”已为国内外220多家用户提供了高性能计算和云计算服务,为用户培训了一大批超算应用技术人才。随着“天河二号”应用领域不断扩展,我国超级计算机已日益显示出作为国家重要基础设施的强大支撑作用,成为国家科技创新和经济社会发展的强劲引擎。

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