“超强大脑”运转起来（科技视点?用好用实高科技①）

本篇文章3124字，读完约8分钟

日前，为纪念中国超级计算产业发展40周年和国家超级计算天津中心成立10周年，展示了数十亿次的“天河三号”原型。

毛振华的照片

随着新一轮科技革命和产业转型的不断推进，新技术、新产品、新产业不断涌现，成为“科技创造美好生活”的生动注脚。走出实验室，走上生产线，进入生产和生活，高科技的诞生有赖于巨大的研发投入，凝聚着科技人员的巨大努力。著名科学家王选院士曾说过，高科技应该是“百折不挠的精神”。只有应用好，才能充分发挥科技成果的支撑作用和科技创新的带动作用，才能进一步推动科技研发的进步和完善。科技版最近推出了一系列关于“善用高科技”的报道，聚焦高科技应用的话题，敬请关注。

编辑

日前，在第六届世界互联网大会上发布的《2019年中国互联网发展报告》显示，中国网络信息技术自主创新能力不断增强，新一代超大规模(E级)超级计算机的原型模型已经开发完成。国家高性能计算“十三五”专项的三个E级超级计算原型系统——神威E级原型系统、“天河三号”E级原型系统和曙光E级原型系统已经交付使用。

超级计算，即超级计算或高性能计算，是计算机领域的“皇冠上的宝石”，也被认为是技术突破的“引擎”。随着应用的不断发展和完善，超级计算服务于科学研究和工业发展的各个方面，成为解决人类问题的“超级大脑”。

超级计算在最前沿的科学研究领域和最前沿的工业领域取得了一系列创新

“台风胚胎96w号热带云团未来将缓慢接近巴士海峡东侧，其强度将略有增强，而台风胚胎97w号可能在海洋深处向西北方向移动……”10月16日，卫星云图显示热带云团在西太平洋活跃，超级计算机已经注意到了台风的胚胎，并在集合预报中对它们的运动做出了判断。

“气象领域计算机系统的建设和应用，提高了天气气候预报的时效性和为国家服务的水平。”中国工程院院士李泽春表示，20世纪80年代，中国建立了第一个中期(旬)数值天气预报业务系统，计算能力成为当时实施业务数值预报的关键。只有具有足够能力的计算机才能很好地计算出业务计划中复杂的物理过程，并在指定的时间段内计算出预测结果。

从1983年第一台每秒钟运算量超过1亿次的“银河一号”超级计算机的成功开发，到曙光系列、天河系列、神威系列的相继问世，中国已成为世界上第三个拥有高端计算机系统开发能力的国家。超级计算机已经成为高端信息技术的新制高点，对国家安全、经济和社会发展具有重要意义。

“超级计算技术不仅应该放在实验室进行理论研究，更重要的是，它应该与行业应用和客户需求相结合，为经济和社会发展带来价值。”联想集团高级副总裁童福耀表示。

完成500人的全基因组信息关联分析，使用原计算机需要1年时间，使用天河二号仅需3小时；为了研制一架大型飞机，通常需要2年时间对整架飞机进行风洞试验，用超级计算机模拟可以在6天内完成；国家超级计算长沙中心的人工智能筛选机器人能在3-5分钟内准确“查询”骨质疏松症，准确率达90%以上...

目前，中国已在天津、长沙、广州等地建立了6个国家级超级计算中心，在大气变化模拟、生命科学和天体物理学等前沿科学研究领域以及石油开采、新药研发、工业模拟计算等前沿工业领域取得了一系列创新成果。“天河一号”超级计算机已经使用了10年，是世界上连续稳定运行时间最长的超级计算机之一。它每天服务于8000多项科学研究和计算任务，支持1600多个国家重大科技项目和研发计划。自新一代超级计算机“天河三号”原型于2018年7月开放应用以来，已完成30多个合作单位的大规模并行应用测试。

“高性能计算”是“十三五”期间国家重点研发项目，“高性能计算”总专家组组长钱德培认为，超级计算机发展的根本动力来自需求。要开发一批关键应用软件，建立具有世界一流资源能力和服务水平的国家高性能服务环境，促进我国计算服务业的发展。

在大数据时代，“融合计算”已经成为超级计算应用的关键词

随着大数据、云计算和人工智能等新兴技术的蓬勃发展，“融合计算”已经成为超级计算应用的关键词。

“进入大数据时代对计算能力提出了很高的要求。”中国石油东方地球物理研究所数据中心总工程师赖表示，石油勘探是超级计算应用的主要领域之一，超级计算可以说是“找油”的利器。地球物理勘探技术相当于在地表“做ct”，产生的数据量可以达到pb级。为了提高勘探精度，有必要利用超级计算技术来处理海量数据。

“超级计算和物理探索技术相互促进。如果没有超级计算技术，许多物理勘探算法就无法实现，更不用说高精度勘探和高精度成像了。”赖何能说道。

在汽车R&D系统中，仿真计算起着关键作用，许多主流汽车制造商大多通过超级计算仿真设计完成整车R&D过程，有效缩短了R&D周期，减少了R&D投资，提高了产品的技术附加值。基于“天河一号”和云计算技术的融合，国家超级计算天津中心为R&D汽车搭建了一个集高性能计算和可视化分析处理为一体的公共服务平台。中国科学院计算技术研究所所长孙宁辉表示，未来超级计算还将通过云计算的方式向用户提供服务和帮助。基于人工智能的高性能计算的应用也在加速。在电力领域，模拟计算和人工智能识别技术的结合能够更准确地模拟和预测雨雪冰冻灾害对电网造成的危害。联想研究院企业云与无线实验室负责人黄英认为，传统的高性能计算需要高计算要求才能完成工作，“新计算”需要人工智能模型和高性能计算的更好结合。

与人工智能和大数据的整合也将推动下一代超级计算的发展。“可以预见，这些新技术也将对未来超级计算机的体系结构产生影响。”钱德培说。

从“做好”到“用好”，让超级计算真正“看和用”

今年6月，国际超级计算会议公布了世界500强超级计算机的最新名单。中国有219台超级计算机，连续第四次名列榜首；"强大的力量"“太湖之光”和“天河二号”在计算速度上继续排名第三和第四；联想、Inspur和中科曙光分别拥有173台、71台和63台，位列全球超级计算机制造商前三名。

在操作和应用方面，中国不仅取得了30年来国际高性能计算应用领域的最高奖项“戈登·贝尔”的突破，而且还先后获奖，逐步构建了一个相对完整的应用生态。在自主创新的支持下，中国的超级计算已经显示出一定的应用实力。

但是，也应该看到，中国超级计算的制造优势和应用优势并不匹配，“重技术、轻应用、重硬件、轻软件”的问题依然突出，同时存在资源不足和资源利用不足的现象。国内科研机构和企业的许多重要应用仍然需要购买国外昂贵的商业软件，一些大企业开发的应用软件大多停留在自主研发和自用的水平，缺乏产业化推广。如何扭转工业应用不足的局面，将“善用”优势转化为“善用”优势，是中国超级计算亟待解决的问题。

“使用，不是简单的使用，而是对机器性能、功能和易用性的要求，包括需要什么样的系统软件和应用软件。这些要求是我们开发超级计算机的目的。”空航空航天大学北航大学教授、联想集团首席科学家朱法明指出，只有产学研结合才能有效促进超级计算的健康发展。

如何让中国的超级计算真正“看得见、用得着”？

为了更好地使用超级计算，我们必须首先立足于自主创新。“自治不是一种选择，而是唯一的出路。”钱德培指出，“自主控制和开放合作并不矛盾。只有当我们强大并拥有优秀的技术时，我们才能进行广泛的合作。”

超级计算应用广泛，因此有必要加强对应用软件研发的支持。钱德培表示，让原本封闭的应用软件“走出去”，让成千上万的人使用它，发现漏洞并加以纠正，效率将得到提高，适应性和兼容性问题将得到进一步解决。

专家还指出，超级计算应用开发的缺乏与配套人才的缺乏直接相关，但目前培养高性能计算软件人才的高校并不多。立足行业，培养各类高性能应用软件开发和应用人才，特别是交叉应用型人才，积极拓展多种形式的学术和行业人才培养模式，弥补软件人才的不足。

《人民日报》(2019年11月4日，第19版)

来源：搜狐微门户