甘霖：中國超算背后的“青年力”

鄭晶心

有一臺計算機(jī)，在1秒鐘之內(nèi)，可以執(zhí)行12億億次計算。它在1分鐘里完成的計算量，相當(dāng)于全球72億人用計算器不間斷地計算32年。

你能想象嗎？

這就是超級計算機(jī)“神威·太湖之光”可以做到的事。

2017年11月，在最新發(fā)布的全球超級計算機(jī)500強(qiáng)榜單上，中國的“神威·太湖之光”和“天河二號”兩臺超級計算機(jī)第四次攜手奪得前兩名。

作為世界上第一臺速度超過每秒10億億次的超級計算機(jī)，“神威·太湖之光”的峰值運(yùn)算速度高達(dá)每秒12.5億億次，持續(xù)計算速度達(dá)到每秒9.3億億次，功耗比約為每瓦60.5億次，這三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)均居世界第一，冠軍的頭銜可謂實(shí)至名歸。同時，這也是“神威·太湖之光”繼2016年6月首次奪魁后，成功拿下四連冠。更加值得一提的是，“神威·太湖之光”超級計算機(jī)包括處理器在內(nèi)的所有核心部件，全部實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。這臺超級計算機(jī)在十幾分鐘內(nèi)就能完成海嘯預(yù)警，30天內(nèi)完成未來100年的地球氣候模擬，大大提升了我國在應(yīng)對極端氣候事件和自然災(zāi)害時的減災(zāi)防災(zāi)的能力，還能為航天器的返回提供精準(zhǔn)預(yù)測……

超級計算機(jī)被稱為“國之重器”，超級計算屬于戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域，是世界各國競相角逐的科技制高點(diǎn)，也是一個國家科技實(shí)力的重要標(biāo)志之一。

甘霖是國家超級計算無錫中心主任助理、研發(fā)部副部長，作為中國超算背后的一名年輕科研工作者，提到上述成績時，他內(nèi)心自豪又驕傲。

由興趣發(fā)展的事業(yè)

甘霖1988年出生于山東，他童年時代正好是電腦開始向家庭普及的時候，電腦游戲、上網(wǎng)聊天等都開始流行起來。甘霖接觸電腦比較早，常常和小伙伴一起玩網(wǎng)絡(luò)游戲。初中的時候，還曾因?yàn)楹托』锇橥抵ゾW(wǎng)吧玩游戲，被班主任狠狠教育過。后來，甘霖家里也買了電腦，但被嚴(yán)格控制使用時間。盡管如此，甘霖對電腦的興趣不減，他發(fā)現(xiàn)利用電腦網(wǎng)絡(luò)，可以給學(xué)習(xí)帶來極大的便利，想要查什么資料，即刻就可以查到，而且比課本上的內(nèi)容更全面豐富。

他隱隱意識到電腦、互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)將會給人們的生活帶來極大的變化，因此高考的時候，就想報考信息相關(guān)的專業(yè)。甘霖2007年時參加高考，因?yàn)?008年北京將要舉辦奧運(yùn)會，他就想到北京讀大學(xué)，后來就考上了北京郵電大學(xué)的信息工程專業(yè)。

北郵被稱為“信息黃埔”，大學(xué)期間，甘霖愉快地攻讀著自己喜歡的專業(yè)。2010年，本科保研時，他開始尋找下一步研究的方向。就在這時，他發(fā)現(xiàn)了高性能計算這個領(lǐng)域，就好奇地上網(wǎng)搜索了一下，發(fā)現(xiàn)這是計算機(jī)科學(xué)一個比較尖端的方向，應(yīng)用于氣候、氣象、環(huán)境等眾多領(lǐng)域，與普通人的生活息息相關(guān)。甘霖還發(fā)現(xiàn)，他本科階段學(xué)習(xí)的好多項(xiàng)目，比如物聯(lián)網(wǎng)等，其背后都有超算的身影，需要超算作為平臺支撐，只是當(dāng)時他不知道。甘霖對超級計算產(chǎn)生了濃厚的興趣。在清華大學(xué)讀直博期間，他在計算機(jī)科學(xué)等國際頂尖領(lǐng)域發(fā)表超過24篇高水平論文，申請專利1項(xiàng)；以第一作者身份發(fā)表的論文在國際頂級會議FPL15上獲選“25年領(lǐng)域最具影響力論文獎”（1765篇文章中選27篇），系唯一一篇來自中國大陸的獲獎?wù)撐摹?/p>

2013年和2015年，甘霖兩次到國外，了解和學(xué)習(xí)國外超算最前沿的研究情況?！吧裢ぬ狻笔?016年6月正式對外發(fā)布的，但在2015年年底，甘霖就來到無錫中心開始發(fā)布前的測試工作，那時候也正好是甘霖緊張地寫畢業(yè)論文的時候。兩份“緊張”的工作遇到一起，甘霖白天在無錫緊張地測試，晚上在回京的火車上，他就緊張地寫畢業(yè)論文。那個時候，北京到無錫的高鐵要5個多小時，正是這寶貴的5個多小時，讓甘霖完成了他的畢業(yè)論文，同時一點(diǎn)兒也沒影響到“神威·太湖之光”的測試工作。

“神威·太湖之光”的榮光

“神威·太湖之光”在機(jī)房中的排列呈“010”的樣式，恰好是計算機(jī)的語言。它總共有40個計算機(jī)柜，每一個機(jī)柜有1024個CPU，采用眾核架構(gòu)，每個CPU有4個主核，每個主核帶有64個從核，主核負(fù)責(zé)分發(fā)任務(wù)，從核負(fù)責(zé)加速。

就是這樣一臺超級計算機(jī)，每天都在為各個領(lǐng)域提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析與報告。超算其實(shí)就是一個工具，在最底層為各個行業(yè)提供計算服務(wù)，包括天氣氣候、航空航天、油氣勘探等等。雖然這些計算看不到摸不著，但它卻在背后強(qiáng)有力地支撐著我們?nèi)粘Ｉ畹狞c(diǎn)點(diǎn)滴滴。

超算的一個強(qiáng)大功能就是做模擬和仿真工作，譬如在設(shè)計軸承的時候，可以先用其模擬一下軸承的造型、材料、結(jié)構(gòu)等等，研究如何設(shè)計才能讓軸承的壽命更長，這樣不但可以省時省力，而且可以降低成本，提高質(zhì)量。

2016年，是甘霖記憶深刻的一年，也是所有中國超算人難忘的一年。

這一年，中國一舉拿下“戈登·貝爾”大獎，這是計算機(jī)領(lǐng)域的“諾貝爾獎”，實(shí)現(xiàn)了該獎項(xiàng)設(shè)置29年來我國團(tuán)隊(duì)在此項(xiàng)大獎上零的突破，成為了我國高性能計算應(yīng)用發(fā)展的一個新的里程碑，該成果成功入選由兩院院士評選的“2016中國十大科技進(jìn)展新聞”。

“‘戈登·貝爾獎一直是我們的一個奮斗目標(biāo)，獎項(xiàng)設(shè)置29年以來中國人從未拿過，所以有中國科學(xué)家不停地去沖刺這個獎項(xiàng)，競爭也非常激烈。”甘霖說，“2016年，我們分別有兩段沖刺的時期，差不多有三個月的時間，我和我的伙伴們都在日夜奮戰(zhàn)。我們這個團(tuán)隊(duì)有12個人，分工明確，我在團(tuán)隊(duì)里負(fù)責(zé)程序開發(fā)和論文撰寫等工作?！?/p>

因?yàn)楠勴?xiàng)的申報是有時間節(jié)點(diǎn)的，在最后沖刺的一周里，團(tuán)隊(duì)需要處理大量的數(shù)據(jù)，而處理數(shù)據(jù)所用的超級計算機(jī)“神威·太湖之光”每天的電費(fèi)也消耗巨大。

“時間真的就是金錢。”甘霖笑言。

他們24小時不間斷地工作，最苦的時候，可能每天就睡上一到兩個小時，實(shí)在堅持不住了，就趴在電腦前睡一會兒。

終于，功夫不負(fù)有心人，甘霖作為共同通訊作者參與的《千萬核可擴(kuò)展全球大氣動力學(xué)全隱式模擬》成功問鼎“戈登·貝爾獎”。當(dāng)獲獎項(xiàng)目公布的那一刻，中國代表團(tuán)的同胞們個個振臂高呼，興奮之情溢于言表。

其實(shí)，在獎項(xiàng)公布的前一刻，甘霖的微信就已經(jīng)編輯好了“我們得獎了”的消息。當(dāng)評獎委員會的主席上臺開始公布這個獎項(xiàng)的時候，甘霖就緊緊地握著手機(jī)，把拇指放在發(fā)送鍵那兒。獲獎消息一宣布，他立刻就點(diǎn)擊了發(fā)送，第一時間把這個消息推送給了國內(nèi)的伙伴和家人。如此有信心，是因?yàn)楦柿睾退幕锇閭兌贾溃麄冏鲎懔藴?zhǔn)備工作，所有的數(shù)據(jù)指標(biāo)都遙遙領(lǐng)先國外最好成果。

中國超算背后的“青年力”

甘霖現(xiàn)在所在的無錫超算中心的研發(fā)團(tuán)隊(duì)非常年輕，平均年齡只有26歲。甘霖常常覺得自己很幸運(yùn)，在求學(xué)求業(yè)的過程中，都遇到了好導(dǎo)師。他博士期間有兩位導(dǎo)師，一位就是目前無錫超算中心的主任楊廣文，是高性能計算領(lǐng)域的專家。正是這位導(dǎo)師，將甘霖帶到了“神威·太湖之光”的研發(fā)團(tuán)隊(duì)中。

另一位就是超算中心的副主任付昊桓，他只比甘霖大6歲，是一名“海歸”。他對甘霖是那種非常認(rèn)真細(xì)致、耳提面命式的培養(yǎng)，經(jīng)常和甘霖一起熬夜，還把國外比較好的科研氛圍帶到了他們團(tuán)隊(duì)。有些需要向國外高效學(xué)習(xí)的技術(shù)，他們組已經(jīng)在實(shí)踐了，效果很好。

導(dǎo)師和年輕科研工作者們都是亦師亦友的關(guān)系，而且他們都有共同的愛好，就是運(yùn)動。只要有空，大家就一起去游泳、打球等。

未來，無錫超算中心將加強(qiáng)在大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)、氣候氣象、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的超算應(yīng)用，擴(kuò)大其服務(wù)范圍，支持國家和江蘇省重大戰(zhàn)略，支持企業(yè)的具體需求等。

“我現(xiàn)在要做的，就是讓這臺機(jī)器更好地應(yīng)用到我們國家經(jīng)濟(jì)社會的各個領(lǐng)域，讓其不光能用，而且好用、耐用、通用，為更多的用戶提供更多的方便，讓他們可以更專心地去做各自領(lǐng)域里的事情。功成不必在我，功成必定有我！”甘霖說。