“天河二号”完成升级 “最强大脑”藏在你身边
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发布时间:2018-03-21 09:00

  “最强大脑”藏在你身边

  拥有强劲计算能力的超级计算机(简称:超算)被称为“神算子”、“最强大脑”,它是国家科技发展水平和综合国力的重要标志,是世界各国争夺的一个战略制高点。随着我国超算领域的发展与成熟,全国已成立了六大超算中心,这颗“最强大脑”亦不再神秘,与普罗大众的生活越来越密切——精准天气预报、基因测序、寻找暗物质、研究引力波,甚至在动画电影特效制作、汽车设计等行业都能见到它的身影。

  位于广州大学城中山大学东校区的国家超级计算广州中心,“天河二号”超级计算机就“藏身”于此。作为我国超算领域标志性系统之一,“天河二号”诞生之初,其运算速度就打破了世界纪录,至今仍在全球超算两大权威榜单中长期占据前两位。落户广州4年多时间,“天河二号”去年正式完成升级,采用国产自主研发的加速器代替了原有国外的加速器。“天河二号”更是当前国内唯一支持业务运营的超算系统。

  尽管当前在超算全球竞赛中我国处于领先地位,但是美国、日本和欧洲等是超算传统强国,拥有雄厚的软硬件实力。因此,我国超级计算机在完成自主化进程同时,亦加快了下一代E级系统的研制步伐。专家预期,在2020年将是全球超算竞争的窗口期,我国与美国、日本等将争夺E级系统研制的主导地位。

  文/广州日报全媒体记者 文静

  图/广州日报全媒体记者 高鹤涛 实习生 黄焕然摄

  初见“最强大脑”

  每12分钟一次预报广州未来2~6小时天气

  进入位于广州大学城中山大学东校区的超级计算机广州中心二楼的主机房,一共9排计算系统正在“呼呼呼呼……”地高速运转中,每排计算系统的机身高度近两米、漆黑的面板上有无数束蓝色灯光在跳动着,在主机的面板上的浮雕——“天河二号”赫然映入眼帘,让人宛如置身于科幻电影中的场景。“超算并不神秘,它与广大市民生活息息相关,比如广州天气的精准预报,背后就是‘天河二号’”,国家超级计算机广州中心总工程师杜云飞打开了“话匣子”。

  如今,不少市民都习惯每天接收一条来自广州市气象台发布的天气短信,在强对流天气多发的季节,更会接收到暴雨黄色预警、暴雨橙色预警等即时信息。相信很多广州市民都有类似的感受:“现在天气预报越来越精准,有时下班前收到‘未来1小时将会降雨’的信息,下班时就会带上雨具。”杜云飞表示,“自从‘天河二号’落户广州后,就开始与广州热带所、广州气象局进行合作优化业务。”从去年开始,广州市气象局利用“天河二号”发展区域精细数值天气预报模式,从过去“3公里”分辨率提升到“1公里”,在天气预报中,分辨率的提升对精准度有着重要的影响。如今广州地区的“1公里”模式,就是能每12分钟滚动预报未来6小时天气,实现“分钟级”快速更新。正是由于这颗“最强大脑”的支持,广州市精细化预报水平已达到国内领先。去年6月,台风“苗柏”来袭,通过“1公里”模式,在下午1点就准确预报了半夜登陆的苗柏台风登陆点、移动路径及台风登陆前后的降雨,为防灾防汛做好充分准备。杜云飞表示,“天河二号”是国内唯一支持业务化运营的超算。

  “天河二号”的“成绩单”远远不止于此,除了精准天气预报外,还支持广州地铁的运营;帮助科学家们寻找暗物质、研究引力波;为广州东塔、西塔做防震计算;4小时完成人类基因组测序原本需要8个月的工作量……随着技术的推进,这台超级计算机除了完成传统的高性能计算,还包括云计算、数据处理、深度学习等运作。

  科研与多领域应用

  考验“超算”能力,未来与人工智能结合

  超级计算机是指由数千甚至更多处理器组成、能计算普通计算机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。“天河二号”一共有32000颗主CPU和48000个协处理器,其系统理论峰值为54.9PFlops(5.49亿亿次浮点运算每秒),持续计算速度3.39亿亿次/秒。“天河二号”整个系统,包括计算和通讯都集中在广州中心的主机房,9排计算系统,共16000个计算节点。当中上万个节点利用光纤连接,因此这个“最强大脑”中就拥有50000多根光纤。

  在美国、日本、欧洲等国家和地区,“超算”主要用于解决科学工程计算,对国家研究课题组开放。我国的超级计算机则有些不同,它还是一个公共应用的平台,不仅被用来解决科学科研问题,还应用在政务、大众生活以及多个行业领域。目前,“天河二号”已经部署了700多个应用软件和工具软件,用户总数已突破2000家,是全世界用户数量最多、利用率最高的超级计算系统之一,其中80%的用户是来自高校和科研院校,另外20%是企业。飞机设计、汽车设计、高铁设计、传播设计等,越来越多的行业都借助“天河二号”来完成设计过程。