超級(jí)計(jì)算機(jī)是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)志，更是國(guó)家信息化建設(shè)的根本保證。自主可控是指依靠自身研發(fā)設(shè)計(jì)，全面掌握核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)從硬件到軟件的自主研發(fā)、生產(chǎn)、升級(jí)、維護(hù)的全程可控。推進(jìn)算力產(chǎn)業(yè)自主可控，對(duì)于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展、提升國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
從“受制于人”到“自主可控”
回首上世紀(jì)50年代，由于技術(shù)限制，我國(guó)向美國(guó)采購(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)被放在一間玻璃房?jī)?nèi)，機(jī)器由美方人員看管，中國(guó)科學(xué)家的計(jì)算工作在美方監(jiān)視下上機(jī)操作。超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算內(nèi)容、監(jiān)控日志都要受到美方的審查。也就是說(shuō)，雖然自己花了錢(qián)購(gòu)置了超級(jí)計(jì)算機(jī)，但使用權(quán)不在自己的手中。
為此，國(guó)家十分重視超級(jí)計(jì)算機(jī)的自主研發(fā)。中國(guó)國(guó)家層面的超級(jí)計(jì)算機(jī)自研事業(yè)始于1978年，那一年，鄧小平同志在全國(guó)科學(xué)技術(shù)大會(huì)上的一句“中國(guó)要搞四個(gè)現(xiàn)代化，不能沒(méi)有巨型機(jī)”，開(kāi)啟了自研超級(jí)計(jì)算機(jī)的歷史進(jìn)程。1983年，中國(guó)第一臺(tái)每秒鐘運(yùn)算一億次以上的“銀河”巨型計(jì)算機(jī)研制成功，中國(guó)超級(jí)計(jì)算行業(yè)開(kāi)始走上了一條趕超之路。
超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制一直受到發(fā)達(dá)國(guó)家的限制，自主研發(fā)是中國(guó)發(fā)展超級(jí)計(jì)算機(jī)的必由之路。國(guó)家“863計(jì)劃”自1987年實(shí)施以來(lái)，一直重視超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制，一直持續(xù)支持到現(xiàn)在，使我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制與應(yīng)用進(jìn)入國(guó)際領(lǐng)先行列。
然而，超算發(fā)展的道路并不是一帆風(fēng)順的。2015年，美國(guó)商務(wù)部發(fā)布了一份公告：決定禁止向中國(guó)4家國(guó)家超級(jí)計(jì)算機(jī)中心出售超算芯片，這一禁令嚴(yán)重影響了我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制。
實(shí)踐反復(fù)告訴我們，關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來(lái)、買(mǎi)不來(lái)、討不來(lái)的。只有把關(guān)鍵核心技術(shù)掌握在自己手中，才能從根本上保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全、國(guó)防安全和其他安全。要努力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，把創(chuàng)新主動(dòng)權(quán)、發(fā)展主動(dòng)權(quán)牢牢掌握在自己手中。
2016年，一臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)問(wèn)世?！白灾骺煽亍笔恰吧裢ぬ狻弊畲蟮牧咙c(diǎn)。機(jī)器采用了由中國(guó)自主技術(shù)研制的高效能“申威26010”眾核處理器，突破了全系統(tǒng)高密度集成及高速互聯(lián)技術(shù)，是世界首臺(tái)峰值運(yùn)算速度超過(guò)十億億次、并行規(guī)模超千萬(wàn)核的劃時(shí)代的新型超級(jí)計(jì)算機(jī)。自系統(tǒng)發(fā)布以來(lái)，已連續(xù)四次榮獲世界超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP500榜單第一；基于“神威·太湖之光”系統(tǒng)，兩項(xiàng)應(yīng)用分別于2016年、2017年榮獲高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)——“戈登·貝爾”獎(jiǎng)，是中國(guó)超級(jí)計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域近30年來(lái)的重大突破。2021年11月，神威超算團(tuán)隊(duì)再次憑借“量子計(jì)算模擬器”課題斬獲該獎(jiǎng)項(xiàng)；2019年9月，國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心榮獲“全國(guó)愛(ài)國(guó)主義教育示范基地”稱(chēng)號(hào)。
40多年來(lái)，我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從跟跑到局部領(lǐng)先、從關(guān)鍵核心技術(shù)引進(jìn)到實(shí)現(xiàn)自主可控的艱難發(fā)展歷程。
從“造好機(jī)器”到“用好機(jī)器”
氣候氣象。氣候預(yù)測(cè)一直被認(rèn)為是世界上最復(fù)雜的問(wèn)題之一。氣象學(xué)的要素千變?nèi)f化，涉及到氣象學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)等極其復(fù)雜的方程組，而數(shù)據(jù)則是來(lái)自于衛(wèi)星、雷達(dá)、觀(guān)測(cè)站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且不斷更新。海量數(shù)據(jù)，對(duì)計(jì)算的速度和精度要求特別高。高分辨率的氣候氣象精細(xì)化預(yù)報(bào)，超級(jí)計(jì)算機(jī)功不可沒(méi)。國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心的氣候氣象團(tuán)隊(duì)與國(guó)家氣候中心和國(guó)家數(shù)值預(yù)報(bào)中心合作，開(kāi)展區(qū)域高分辨率地球系統(tǒng)模式技術(shù)研究與應(yīng)用研究，支持國(guó)際氣候與災(zāi)害預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，支持環(huán)太湖空氣污染溯源、長(zhǎng)三角“雙碳”數(shù)據(jù)分析、太湖藍(lán)藻治理等業(yè)務(wù)；繼續(xù)完善我國(guó)新能源數(shù)據(jù)集的更新與完善，為我國(guó)新能源的利用、長(zhǎng)三角及江蘇省和無(wú)錫市節(jié)能減排和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化等提供科學(xué)依據(jù)。
先進(jìn)制造。數(shù)字仿真模擬是推進(jìn)先進(jìn)制造的核心基石。受空間、成本等限制，通過(guò)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞開(kāi)展飛行器設(shè)計(jì)已難以滿(mǎn)足需求，而借助“神威·太湖之光”的超強(qiáng)運(yùn)算能力，則能在超算上開(kāi)展研發(fā)設(shè)計(jì)，即在模擬的虛擬空間中試飛，這種模擬可以極大地節(jié)省成本，提高研發(fā)效率。國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心先進(jìn)制造團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)展數(shù)字飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的模擬工作；與中國(guó)船舶科學(xué)研究中心合作，開(kāi)展數(shù)字水池、數(shù)字船舶等模擬與驗(yàn)證工作,支持太湖實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)等。除了高大上的尖端科技，“神威·太湖之光”還以接地氣的姿態(tài)為產(chǎn)業(yè)賦能，服務(wù)實(shí)體經(jīng)濟(jì)，助力制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心推出了“神工坊”高性能仿真平臺(tái)。面向工業(yè)制造領(lǐng)域，提供高保真、高性能的工業(yè)仿真解決方案，并于2022年6月實(shí)現(xiàn)更新升級(jí)，新版本具有高效并行、圖形交互、在線(xiàn)協(xié)同、應(yīng)用推廣在內(nèi)的7大優(yōu)勢(shì)，自升級(jí)以來(lái)吸引注冊(cè)用戶(hù)100余個(gè)，累計(jì)注冊(cè)用戶(hù)達(dá)到600余個(gè)。
政務(wù)服務(wù)。國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心積極支持地方政府推進(jìn)城市精細(xì)化管理等工作，利用資源與人才優(yōu)勢(shì)，提供高水平的信息服務(wù)。受無(wú)錫市相關(guān)部門(mén)委托，承接關(guān)于無(wú)錫市特種設(shè)備集成管理平臺(tái)的硬件架設(shè)、軟件開(kāi)發(fā)、核心數(shù)據(jù)庫(kù)建立等信息化工作。特別是基于人工智能與大數(shù)據(jù)分析的電梯物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，對(duì)電梯的維護(hù)、人員的應(yīng)急等提供支持，對(duì)大規(guī)模電梯可進(jìn)行監(jiān)控、管理、分析與故障預(yù)測(cè)。
超算互聯(lián)網(wǎng)。也要看到，超算面臨著算力設(shè)施發(fā)布不均衡、超算水平參差不齊、應(yīng)用軟件自主研發(fā)和推廣應(yīng)用不足、持續(xù)運(yùn)營(yíng)困難等問(wèn)題和挑戰(zhàn)。借鑒互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和成功做法，加快建設(shè)國(guó)家超算互聯(lián)網(wǎng)，國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心從追求性能驅(qū)動(dòng)向追求應(yīng)用實(shí)效驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變，推動(dòng)超算邁進(jìn)新階段。超算互聯(lián)網(wǎng)不僅將超級(jí)計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，而且將連接超算生態(tài)圈，在超算中心、應(yīng)用軟件商、軟件開(kāi)發(fā)者、科研機(jī)構(gòu)、各類(lèi)超算服務(wù)商、超算用戶(hù)之間建立連接，連接超算的供需方，打造超算應(yīng)用商城，拓展用戶(hù)和應(yīng)用。以互聯(lián)網(wǎng)思維運(yùn)營(yíng)超算，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)化的算力運(yùn)營(yíng)和服務(wù)體系。形成互聯(lián)互通、異構(gòu)融合、應(yīng)用引領(lǐng)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、開(kāi)放合作的超算互聯(lián)網(wǎng)。
運(yùn)維輸出。國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心利用自身運(yùn)維技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將積累多年的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成服務(wù)能力，幫助其他地方政府新建超算中心（或智算中心）進(jìn)行運(yùn)維支持，助力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在鹽城設(shè)立了國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心的首個(gè)分中心——鹽城超級(jí)計(jì)算中心。響應(yīng)國(guó)家“東數(shù)西算”工程號(hào)召，在2023年初與青海大學(xué)合作共建智能超算中心，建設(shè)“東數(shù)西算”超算互聯(lián)網(wǎng)示范與應(yīng)用平臺(tái)，合作開(kāi)展“東數(shù)西算”計(jì)算技術(shù)研究。
夯實(shí)“算力底座”，賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)
超算是科技與企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的必備基礎(chǔ)，是數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)。未來(lái)，國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心將繼續(xù)基于神威系列超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，踐行“攀高峰、越高地、沃平原”理念，構(gòu)建全棧式國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算應(yīng)用生態(tài)?！芭矢叻濉保夯谧灾鞒?jí)計(jì)算系統(tǒng)，積極開(kāi)展超級(jí)計(jì)算生態(tài)建設(shè)工作，特別開(kāi)發(fā)大型并行應(yīng)用軟件，研究解決并行應(yīng)用軟件卡脖子問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)大型并行應(yīng)用軟件的國(guó)產(chǎn)化替代，支持解決氣象氣候、生命科學(xué)、海洋科學(xué)、材料科學(xué)、天體物理等重大科學(xué)問(wèn)題?！霸礁叩亍保横槍?duì)國(guó)家在裝備研發(fā)方面的戰(zhàn)略布局，建立超級(jí)計(jì)算應(yīng)用支撐環(huán)境，支持深?？臻g站、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、地球模擬器等重大裝備研發(fā)。“沃平原”：以無(wú)錫太湖灣科創(chuàng)帶“頭號(hào)工程”建設(shè)為契機(jī)，面向地方產(chǎn)業(yè)需求，充分發(fā)揮超算資源對(duì)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的支持，研發(fā)汽車(chē)設(shè)計(jì)、電機(jī)設(shè)計(jì)、新藥研發(fā)、芯片設(shè)計(jì)、材料設(shè)計(jì)、城市精細(xì)化管理、智能交通、電梯物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)服務(wù)平臺(tái)等，為企業(yè)提供創(chuàng)新動(dòng)能，為我國(guó)基礎(chǔ)研究和地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供超算力量。
（作者為國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心主任、清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系長(zhǎng)聘教授）
編輯：李華山
