“天河二號(hào)”研發(fā)團(tuán)隊(duì)護(hù)航“中國(guó)速度”

劉源隆

提起超算，很多人已經(jīng)不陌生了。無(wú)論是“高大上”的國(guó)防、材料科學(xué)、天文學(xué)還是距離我們生活更近的天氣預(yù)報(bào)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、交通管理，超算都大有用武之地。今年初，在國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心，“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，以每秒最高十億億次的超強(qiáng)算力，助力篩選出能抑制病毒的小分子藥物，搭建“15秒斷診”的新冠肺炎CT影像智能診斷平臺(tái)，建立新冠肺炎病患時(shí)空軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)。

啃下一個(gè)又一個(gè)硬骨頭

“天河二號(hào)”是一組由中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)研制的異構(gòu)超級(jí)計(jì)算機(jī)，為“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)的后繼?！疤旌佣?hào)”于 2013 年底入駐廣東省廣州的國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心并進(jìn)行驗(yàn)收，2013 年底交付使用后對(duì)外開放接受運(yùn)算項(xiàng)目任務(wù)，用于實(shí)驗(yàn)、科研、教育、工業(yè)等領(lǐng)域。

作為“天河工程”“銀河工程”副總設(shè)計(jì)師，國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)研究所所長(zhǎng)肖立權(quán)與團(tuán)隊(duì)成功研制出“天河一號(hào)”“天河二號(hào)”“天河三號(hào)E級(jí)驗(yàn)證系統(tǒng)”以及銀河系列高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

“走別人沒有走過(guò)的路很難，但我喜歡挑戰(zhàn)！”這是肖立權(quán)常說(shuō)的一句話。20世紀(jì)末，大規(guī)模計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中通常采用電互聯(lián)技術(shù)，傳輸速率低且易受干擾，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。這是我國(guó)研制千萬(wàn)億次級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)路上的一塊絆腳石。

如何搬開這塊絆腳石？用光互聯(lián)替代電互聯(lián)是最優(yōu)解決方案，研究所將這一重任交給了肖立權(quán)。2003年，肖立權(quán)受接到任務(wù)后，立即著手解決這項(xiàng)技術(shù)難題。然而剛開始，按照他的思路做出來(lái)的系統(tǒng)根本跑不起來(lái)。

“是哪里出了問(wèn)題？” 肖立權(quán)架起示波器、邏輯分析儀，全神貫注觀察著，生怕錯(cuò)過(guò)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。解決思路一次次提出，但又一次次推翻。有一天，肖立權(quán)突然冒出一個(gè)想法：是不是數(shù)據(jù)傳輸有問(wèn)題？靈光突現(xiàn)，他一下找到了解決問(wèn)題的“鑰匙”。由此，我國(guó)光互聯(lián)技術(shù)在大規(guī)模計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到有效驗(yàn)證，這為后續(xù)該技術(shù)在超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

此后，肖立權(quán)瞄準(zhǔn)這一技術(shù)領(lǐng)域，啃下了一個(gè)又一個(gè)“硬骨頭”，解決了光互聯(lián)替代電互聯(lián)的系列技術(shù)難題，成功研制出我國(guó)首臺(tái)采用光互聯(lián)技術(shù)的并行計(jì)算機(jī)互聯(lián)通信系統(tǒng)，使傳輸速率從原有的400Mbps一路飆升為10Gbps，實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)飛躍。

“銀河精神”傳承“天河奇跡”

據(jù)國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院研究員李瓊介紹，“天河二號(hào)”的峰值計(jì)算速度達(dá)到每秒十億億次。假設(shè)每人每秒鐘進(jìn)行一次運(yùn)算，“天河二號(hào)”運(yùn)算一小時(shí)，相當(dāng)于13億人同時(shí)用計(jì)算器算上數(shù)千年。

“CPU+GPU異構(gòu)融合體系”，是天河一號(hào)獨(dú)創(chuàng)的技術(shù)路線，其擁有著低能耗、低成本、高集成度等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，科研人員邁出創(chuàng)新的又一步，為天河二號(hào)設(shè)計(jì)出“新型異構(gòu)多態(tài)體系結(jié)構(gòu)”，不僅大幅提高了系統(tǒng)的計(jì)算速度，還將其應(yīng)用從科學(xué)計(jì)算拓展至大數(shù)據(jù)處理等多個(gè)領(lǐng)域。

如果說(shuō)技術(shù)積淀和“計(jì)算機(jī)+多學(xué)科”的融合優(yōu)勢(shì)是“銀河”賦予“天河”的技術(shù)財(cái)富，“胸懷祖國(guó)、團(tuán)結(jié)協(xié)作、志在高峰、奮勇拼搏”的“銀河精神”就是天河人永遠(yuǎn)堅(jiān)守的精神高地?！疤旌佣?hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)研制團(tuán)隊(duì)榮獲“2015中國(guó)全面小康十大杰出貢獻(xiàn)人物”。在頒獎(jiǎng)的那一刻，現(xiàn)場(chǎng)響起雷鳴般的掌聲。

這是一群極其勤奮的科學(xué)家，在研發(fā)階段，他們每天工作十幾個(gè)小時(shí)，一年中僅春節(jié)期間休息了三天。機(jī)器的新速度大多是在凌晨三四點(diǎn)鐘算出來(lái)的。每到這時(shí)，燈火通明的“天河樓”一片歡騰，大家還會(huì)興奮地打電話告訴在外地出差的同伴們。

這是一群視事業(yè)高于一切的奉獻(xiàn)者。有人在孩子出生當(dāng)天進(jìn)入封閉攻關(guān)基地而毫無(wú)怨言，因?yàn)椤疤旌右彩俏覀兊暮⒆印?。有人在親人臨終時(shí)無(wú)法相見，只能在系統(tǒng)調(diào)試完成后去墓地獻(xiàn)上一束鮮花。

這是一群朝氣蓬勃的年輕人，平均年齡不到40歲。在天河一號(hào)工程中成長(zhǎng)起來(lái)的年輕技術(shù)人員，都是天河二號(hào)研制的骨干力量。值得一提的是，當(dāng)時(shí)還有23名本科生直接參與系統(tǒng)研制。

他們，是我國(guó)超算事業(yè)生生不息的源泉。