使用国产芯的“神威·太湖之光”到底有多强？

2016年6月，世界首台峰值运算能力超过每秒10亿亿次、拥有千万核的超级计算机“神威·太湖之光”（以下简称“太湖之光”）在无锡诞生。更令人振奋的是，该套系统实现了包括处理器在内的所有核心部件全国产化。

走进国家超级计算无锡中心（以下简称“无锡中心”），1000平方米的房间内，记者看到了“太湖之光”的“真身”：由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4组由32块运算插件组成的超节点分布其中。每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器。一台机柜就有1024块处理器，整台“太湖之光”共有40960块处理器。

神威太湖之光超级计算机

开机一分钟地球人算32年，“超级大脑”背后的“中国芯”

“太湖之光”究竟能有多快？

“简单来说，这套系统1分钟的计算能力，相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年；如果用2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机作参照，‘太湖之光’相当于200多万台普通电脑。”无锡中心副主任刘钊向记者这样解释。

超强算力的背后，是峰值性能超过3万亿次的“申威26010”异构众核处理器的加持。“太湖之光的每一块处理器，都是我们自主研发的申威26010，别小看这个只有25平方厘米的薄块，它不仅是‘太湖之光’的心脏，更是中国打破技术封锁的一柄利器。”刘钊的脸上写满骄傲，“每一块处理器相当于50多台常用笔记本电脑的计算能力，40960块处理器组装到一起，速度之快可想而知。”

申威26010芯片

从1950年代开始摸索，到1980年代第一次研制成功每秒上亿次超级计算机，到 “天河一号A”首次问鼎全球超算宝座，再到2016年采用国产异构众核处理器的“太湖之光”全新亮相，中国超算发展筚路蓝缕，在世界高性能计算领域实现了从“跟跑”到“领跑”的历史跨越。

“‘太湖之光’是我见过的，最具美感的一台超级计算机。”1986年出生的高级工程师刘钊是无锡中心副主任。2016年，无锡中心建立之初，刘钊就来到这里工作。“2008年我从北京理工大学毕业，当时我国初步具备了研制高端超级计算机的能力，但放眼国际，我国的超算能力还处于中端水平，许多关键部件受制于人。”攻读计算机专业的刘钊逐渐明晰了自己的梦想：将知识和精力，投入中国的超级计算机事业中去。

“搬运”两百万行代码，打破“戈登·贝尔奖”零的突破

2016年，刘钊和团队面临一个巨大的挑战：“有了跑得快的硬件，还需要将硬核本领完全发挥出来的软件。”

“太湖之光”问世之初，面临的最大问题是国外经验和编程模式无法与之匹配。要解决这一难题，就要先对200多万行代码进行“翻译”，重新设计和编写，让新代码适用于国产超级计算机。

200多万行代码，是行业的“天花板”级别，也是“神威·太湖之光”实力的体现。刘钊回忆，“翻译”的关键期，大楼内部的软硬件设施和应用设备开启“机房优先”，这群平均年龄只有28岁的青年工程师，夏天靠几台大型工业风扇降温，早上8点后的楼面好像蒸笼一样热；到了寒冬，就靠着取暖器驱走严寒，燃烧起奋斗之火。

刘钊工作照

当年，无锡中心团队作出了一个雄心勃勃的举动——申报“戈登·贝尔奖”。“戈登·贝尔奖”被称为世界高性能计算应用领域的“诺贝尔奖”，自1987年设立以来，从未有中国团队获奖。

在冲刺“戈登·贝尔奖”的最后一个月里，团队成员们开启了“7×24小时”模式。“大量数据需要在‘太湖之光’上处理。办公室角落里堆放着行军床，每个人的办公桌上都摆着洗漱用品。”刘钊说，他们有时候每天只睡两三个小时，经常有人忙到凌晨三四点钟才休息。大伙儿这么拼，还有一个原因，那就是怕浪费国家资源。超级计算机用电量大，“太湖之光”运行一天，电费就要十多万元。“我们通宵调试和运行程序，这样机器的利用率才能最大化。”

2016年11月17日，一年一度的“戈登·贝尔奖”在美国盐湖城正式揭晓：基于“神威·太湖之光”的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”应用项目获奖！“听到获奖名单的那一刻，我在现场激动极了！”

戈登贝尔奖领奖现场

“戈登·贝尔”奖项评审委员会主席曾这样表示，“我们很惊讶你们有这种毅力，把这样一座‘大山’搬了过来。”“大山”指的就是百万行代码。

这件大国重器，惠及你我衣食住行

大国重器，“好用”更要“用好”。1000平方米的机房内，这台名副其实的“神算子”正有条不紊地工作着，“跑”得这么快，“太湖之光”能做什么？

“挑战速度极限从来不是超级计算机的目的，解决各种重大挑战性问题才是太湖之光的使命。”刘钊是辉煌的见证者，更是超算应用的开拓者，如何为“太湖之光”开发更多的应用场景是他思考的问题。“小到产品的设计研发、大到气象灾害的应对，人类在真实世界中试错的成本比较高，甚至全无这样的机会，而借助超级算力，就可以“跑”进未来看看，帮助我们做出最佳决策。”

自2016年6月发布以来，“太湖之光”已稳定运行8个年头，在航空航天、地球科学、海洋环境、生物医药、工业制造等20多个领域支撑了1000余项应用课题的计算任务。超级计算机还在我们日常生活中有许多应用，刘钊用3个简单的词来概况：算天、算地、算人。

“算天”，比如说天气预报、计算台风路径，超算还可以用来进行宇航器设计、研究天体物理等等。“太湖之光”曾经对“天宫一号”返回路径进行的数值模拟计算,为它的顺利回家提供精确预测。“算地”，比如“太湖之光”上研发的大地震模拟程序可以对灾害性的大型地震进行模拟，帮助科学家更好地理解地震的机理和动力学过程。“算人”，指的是与人的生活、生命健康有关的应用，比如新药研发、基因测序、脑科学等，也会用到超算。

“‘太湖之光’还和物联网技术‘联手’，对无锡老旧小区近4000部电梯进行实时监控，并对有可能发生的故障进行预警。”在刘钊眼里，神威·太湖之光”能做、要做的事情太多了。“希望‘太湖之光’能够在科技创新中继续大显神威，也能够更多地走进日常生活里，让每个人都能享受到这个科技进步带来的红利。”

扬子晚报/紫牛新闻 记者 金雨希

校对 徐珩