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百億億次超級計(jì)算機(jī)也稱“E級超算”，被公認(rèn)為“超算界的下一頂皇冠”。

《科技日報(bào)》記者26日獲悉，由國防科技大學(xué)牽頭研制，運(yùn)算速度預(yù)計(jì)可達(dá)“天河二號”10倍以上的“天河三號E級原型機(jī)系統(tǒng)”已在國家超級計(jì)算天津中心完成研制部署，并于22日順利通過項(xiàng)目課題驗(yàn)收，將逐步進(jìn)入開放應(yīng)用階段。

該原型機(jī)系統(tǒng)采用了三種國產(chǎn)自主高性能計(jì)算和通信芯片。它的部署完成并順利通過驗(yàn)收，預(yù)示著中國E級計(jì)算機(jī)將很快進(jìn)入實(shí)質(zhì)性研發(fā)階段。在此基礎(chǔ)上，“天河三號”超級計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)于2020年研制成功。

這是7月26日拍攝的“天河三號”E級原型機(jī)全貌。新華社記者 毛振華 攝

百億億次超算研制計(jì)劃早于美日

據(jù)新華社報(bào)道，國家超級計(jì)算天津中心主任劉光明表示： “超級計(jì)算機(jī)已成為一個國家信息技術(shù)創(chuàng)新的核心驅(qū)動，國家綜合國力提升的強(qiáng)大支撐，以及快速發(fā)展高端信息技術(shù)的牛鼻子?！?

當(dāng)前，新一代百億億次超級計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃是國際上高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競爭的制高點(diǎn)。美國和日本均已提出E級超級計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃，擬在2020年或之后完成研制。而我國的百億億次超級計(jì)算機(jī)的研制計(jì)劃也早已提上日程。

我國超算問鼎世界桂冠是從部署在國家超級計(jì)算天津中心的“天河一號”起步。

一路走來，先后有“天河二號”和“神威·太湖之光”等傳承和發(fā)展。面對超算發(fā)展新趨勢，2016年，科技部結(jié)合“十三五”發(fā)展規(guī)劃，通過國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持，開始分兩期啟動我國E級計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃。第一期主要為“E級計(jì)算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)”研究，安排了三個E級原型樣機(jī)的研制，第二期為具體研制E級計(jì)算機(jī)。

國防科技大學(xué)和國家超級計(jì)算天津中心等團(tuán)隊(duì)合作承擔(dān)了“天河三號E級原型機(jī)系統(tǒng)”研制項(xiàng)目。

經(jīng)過兩年多的持續(xù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和突破，原型系統(tǒng)研制成功，并在國家超級計(jì)算天津中心部署完成，7月22日順利通過科技部高技術(shù)中心組織的分項(xiàng)課題驗(yàn)收，隨后將逐步進(jìn)入開放應(yīng)用階段。

在原型系統(tǒng)基礎(chǔ)上，“天河三號”超級計(jì)算機(jī)有望于2020年研制成功，其運(yùn)算能力將比“天河一號”提高200倍，存儲容量提高100倍。

關(guān)鍵技術(shù)突破為“天河三號”整機(jī)系統(tǒng)提供設(shè)計(jì)方案

 相比上一代超級計(jì)算機(jī)，“天河三號”是一個劃時代的先進(jìn)技術(shù)作品。它實(shí)現(xiàn)了豐富的技術(shù)創(chuàng)新，這在原型機(jī)上已經(jīng)得到淋漓盡致的體現(xiàn)。

據(jù)《科技日報(bào)》報(bào)道，相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，“天河”系列超級計(jì)算機(jī)已經(jīng)全面掌握五大自主核心技術(shù)，即具有自主知識產(chǎn)權(quán)的四大芯片和自主操作系統(tǒng)，所有核心技術(shù)和產(chǎn)品均不再被國外“卡脖子”。

目前，通用CPU和加速器CPU、互連通信路由芯片和互連接口芯片，均已裝配在“天河二號”2期系統(tǒng)中，打破了2015年美國對國防科大和“天河”系超算中心的CPU禁運(yùn)，而“天河三號”超級計(jì)算機(jī)將對這四大芯片進(jìn)行全面升級。

目前，“天河三號E級原型機(jī)系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了四大自主創(chuàng)新，即三款芯片——“邁創(chuàng)”眾核處理器（Matrix-2000+）、互連接口芯片、路由器芯片；四類計(jì)算、存儲和服務(wù)結(jié)點(diǎn)，10余種PCB電路板；新型的計(jì)算處理、高速互連、并行存儲、服務(wù)處理、監(jiān)控診斷、基礎(chǔ)架構(gòu)等硬件分系統(tǒng)；系統(tǒng)操作、并行開發(fā)、應(yīng)用支撐和綜合管理等軟件分系統(tǒng)。

負(fù)責(zé)人介紹，“天河三號E級原型機(jī)系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了可適應(yīng)科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理多應(yīng)用需求的柔性體系結(jié)構(gòu)，突破了計(jì)算、訪存、通信三方平衡的高性能計(jì)算結(jié)點(diǎn)技術(shù)，可支持十萬結(jié)點(diǎn)規(guī)模的高速互連和光電混合高速信號傳輸技術(shù)、高效靶向散熱冷卻技術(shù)、用戶透明的高性能計(jì)算環(huán)境軟件支撐等技術(shù)。這些技術(shù)通過幾十年的積累和不斷創(chuàng)新，在“天河”超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心關(guān)鍵技術(shù)上已實(shí)現(xiàn)了整體自主可控。

 “‘天河三號E級原型機(jī)系統(tǒng)’關(guān)鍵技術(shù)的突破和系統(tǒng)研制，也全面為‘天河三號’整機(jī)系統(tǒng)提出了計(jì)算、訪存、通信性能平衡的設(shè)計(jì)方案?！彼硎?，“未來‘天河三號’E級超級計(jì)算機(jī)將對已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的三款計(jì)算、互聯(lián)通信核心芯片再進(jìn)行全面升級，同時基于飛騰CPU設(shè)計(jì)新的多核CPU，實(shí)現(xiàn)可支持海量數(shù)據(jù)存儲的層次式存儲系統(tǒng)，對適用高性能計(jì)算和高效大數(shù)據(jù)處理的柔性體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。計(jì)劃利用2—3年的時間打造出全自主的具有國際領(lǐng)先水平的新一代‘天河三號’E級超級計(jì)算機(jī)?！?

應(yīng)用驅(qū)動諸多領(lǐng)域發(fā)展

在國家超級計(jì)算天津中心主任劉光明看來，性能卓越的國產(chǎn)新一代超算“既好看又中用”。它將有助于解決我國高性能計(jì)算能力問題，為解決我國國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)研究等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問題提供不可替代的重要技術(shù)手段。同時可直接提高科研院所的科技創(chuàng)新能力，提升企業(yè)核心競爭力。

“國家超級計(jì)算天津中心是國際上首個依靠高技術(shù)服務(wù)實(shí)現(xiàn)收支平衡的超算中心。”國家超級計(jì)算天津中心應(yīng)用研發(fā)部部長孟祥飛介紹，中心使用的“天河一號”已經(jīng)是世界上獲得最廣泛應(yīng)用的超級計(jì)算機(jī)，每天運(yùn)行的計(jì)算任務(wù)超過1400個，用戶涵蓋油氣勘探、高端裝備制造、藥物研發(fā)、霧霾預(yù)警預(yù)報(bào)等領(lǐng)域的重點(diǎn)科研、企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)近1600家。

 “天河一號”累計(jì)支持國家科技重大專項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等重大項(xiàng)目超過1300項(xiàng)，涉及經(jīng)費(fèi)超過20億元，取得國家級、省部級等重要獎勵成果及出版成果超過2000項(xiàng)。通過先進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、先進(jìn)工藝優(yōu)化、先進(jìn)材料研發(fā)等，為企業(yè)年均新增經(jīng)濟(jì)效益超過30億元。

 孟祥飛說，未來，國家超級計(jì)算天津中心將依托“天河三號”，構(gòu)建超級計(jì)算與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能深度融合的高性能計(jì)算服務(wù)平臺，將在長效高分辨率氣候氣象預(yù)報(bào)、大規(guī)模航空航天數(shù)值風(fēng)洞、地震地質(zhì)研究和油氣能源勘探、腦科學(xué)與基因工程等一系列超大規(guī)模計(jì)算與模擬，以及涉及國計(jì)民生、信息安全的政務(wù)數(shù)據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、基因健康等大數(shù)據(jù)分析處理領(lǐng)域，發(fā)揮支撐和平臺作用。

 該中心還將進(jìn)一步引領(lǐng)天津智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，以“京津冀大數(shù)據(jù)協(xié)同處理中心”等為載體，對接雄安新區(qū)，全面服務(wù)京津冀協(xié)同創(chuàng)新，成為京津冀區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展的重要引擎。

（綜合自科技日報(bào)、新華社）