“天河三號”Ｅ級原型機應用測試實現(xiàn)多項試驗突破

新華社記者毛振華

記者日前從位于天津開發(fā)區(qū)的國家超算天津中心獲悉，我國自主研發(fā)新一代百億億次超級計算機——“天河三號”的Ｅ級原型機系統(tǒng)，日前經(jīng)過密集性能測試，實現(xiàn)多項試驗突破，進一步證明其易用性，將為我國科研及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供新的動力。

計算能力跨上新臺階

Ｅ級超級計算機即百億億次超級計算機，它的運算能力將在現(xiàn)有超算基礎上跨上一個新的臺階，是各國高端信息技術創(chuàng)新和競爭的制高點。

在國防科技大學和國家超算天津中心等團隊合作下，“天河三號”Ｅ級原型機歷經(jīng)兩年多的持續(xù)研發(fā)和關鍵技術攻關，于今年７月研制成功并完成課題驗收。通過創(chuàng)新賦能，實現(xiàn)了進一步的自主可控。

據(jù)國家超算天津中心主任劉光明介紹，研發(fā)團隊設計了“邁創(chuàng)”眾核處理器、高速互連控制器、互連接口控制器3大芯片，4類計算、存儲、服務結點，10余種印制電路板，實現(xiàn)了一系列關鍵技術領域的自主創(chuàng)新。

原型機系統(tǒng)研制成功后，該中心隨即啟動了大規(guī)模的計算應用測試，用數(shù)據(jù)說話。國家超算天津中心應用研發(fā)部部長孟祥飛介紹，測試涉及國家１２個重大創(chuàng)新專項領域、數(shù)十個國家重點研發(fā)計劃，專挑硬骨頭，勇攀科研高峰。

不到一個月，力學所、物理所、大氣所、計算所等中科院旗下院所，以及中國空氣動力研究與發(fā)展中心、北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所、清華大學、西安交大等３０余家合作單位輪番上陣，利用原型機開展一系列大規(guī)模并行應用測試，涉及大飛機、航天器、新型發(fā)動機、新型反應堆、電磁仿真等領域５０余款自主研發(fā)高性能軟件和大型開源軟件。

測試下的原型機實力不俗，僅6個機柜就達到了與我國首臺千萬億次超算“天河一號”１２０個機柜相當?shù)挠嬎隳芰Α?/p>

多領域獲試驗突破

真金不怕火煉，測試結果讓科研團隊頗為興奮。從軟件兼容性到運行能力的全方位測試下，原型機取得了一批突破性成果。

利用原型機，在航空航天飛行器領域，開展了１００億級網(wǎng)格規(guī)模全尺寸氣動仿真，為下一步我國新一代航天裝備研發(fā)和寬體大飛機設計等打下了堅實基礎；在數(shù)值氣象領域，運行１公里級的高分辨率預報，將為臺風等突發(fā)性天氣預警和防災減災提供更長效參考；在新材料領域，實現(xiàn)跨整個微觀尺度的１０的４次方量級復雜原子體系動力學計算等諸多大規(guī)模計算處理領域的突破，運算能力的大幅提升使得新材料研發(fā)具備更多可能，為工業(yè)領域產(chǎn)業(yè)升級和先進制造創(chuàng)新增添新的動能。

在應用軟件測試中，有２０余款應用軟件擴展到“天河三號”Ｅ級原型機全系統(tǒng)近２０萬個計算核心。盡管只是小試牛刀，但證明了具備擴展到未來完全國產(chǎn)Ｅ級系統(tǒng)的能力。

硬件設備的性能在測試下也得到驗證。劉光明說，“天河三號”Ｅ級原型機系統(tǒng)采用的低功耗“邁創(chuàng)”眾核處理器、優(yōu)化后的互聯(lián)通信技術以及體系結構設計，從局部節(jié)點結算能力到整機系統(tǒng)的并行擴展能力，都表現(xiàn)出突出的性能優(yōu)勢。

石油勘探是超算應用的主要領域之一，稱得上“找油”利器。在原型機上的石油勘探地震正演模擬測試表明，其計算節(jié)點中一個核組的性能就達到“天河一號”單節(jié)點的１．２４倍，而原型機每個節(jié)點有１２個這樣的核組組成，“找油”更快更準。孟祥飛分析，這說明“天河三號”Ｅ級原型機相比“天河一號”具有更好的高速互聯(lián)網(wǎng)絡，通信性能優(yōu)勢明顯。

為應用生態(tài)構建打牢基礎

劉光明表示，測試結果充分反映出，“天河三號”Ｅ級原型機系統(tǒng)具有突出的易用性、適用性，“這為下一步支撐國家重大科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新以及構建全方位應用生態(tài)體系打下了堅實基礎?！薄疤旌尤枴庇型冢玻埃玻澳暄兄瞥晒?，劉光明信心十足。

上一代超算“天河一號”的最大優(yōu)勢在于，它是世界上獲得最廣泛應用的超算。這一優(yōu)勢有望在“天河三號”上延續(xù)，成為不少產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。

在原型機測試中，服務智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的“天河智能創(chuàng)新一體化平臺”也完成了系統(tǒng)適配，從而打通了“天河三號”Ｅ級原型機、“天河一號”等不同體系結構下的計算、存儲資源協(xié)同調(diào)度管理。

該一體化平臺通過開展大規(guī)模機器學習算法實現(xiàn)、交互式深度學習應用等共性關鍵技術研發(fā)，將會有效降低非專業(yè)領域用戶、科研用戶的使用難度，讓“高大上”的超算主動融入“江湖”，全面服務智能應用創(chuàng)新?！包c點鼠標，就能調(diào)用‘天河三號’Ｅ級原型機的計算能力并不遙遠。”孟祥飛說。

劉光明指出，“天河三號”Ｅ級原型機系統(tǒng)是我國“Ｅ級（百億億次）計算機研制”國家重點研發(fā)計劃的第一階段成果，全面關鍵技術突破和短時間實現(xiàn)廣泛應用部署，充分說明我國“銀河”“天河”系列超級計算機經(jīng)過近40年的不斷創(chuàng)新、不斷積累、不斷發(fā)展，已經(jīng)形成了研制國際領先的均衡超級計算機系統(tǒng)、帶動核心技術產(chǎn)業(yè)化、支撐科研和產(chǎn)業(yè)領域全面創(chuàng)新的綜合能力。

路漫漫其修遠兮?！疤旌尤枴保偶壴蜋C將成為基礎藍本，支撐我國Ｅ級計算機快速研制部署，同時支撐國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略實施，助力我國從科技大國向科技強國邁進。