算天算地算人 神威E級(jí)原型機(jī)瞄準(zhǔn)超算“皇冠”

神威E級(jí)原型機(jī)日前正式落成啟用，其處理器、網(wǎng)絡(luò)芯片組、存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)等核心器件全部為國產(chǎn)化，整體研制指標(biāo)國際領(lǐng)先。目前，神威E級(jí)原型機(jī)已完成全球氣候變化、海洋數(shù)值模擬、生物醫(yī)藥仿真、大數(shù)據(jù)處理和類腦智能等12個(gè)領(lǐng)域的35項(xiàng)重大計(jì)算任務(wù)。

神威E級(jí)原型機(jī)在國家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心正式啟用。孫兆玉攝

E級(jí)計(jì)算機(jī)被公認(rèn)為超級(jí)計(jì)算機(jī)界的下一頂“皇冠”，其計(jì)算能力高達(dá)每秒百億億次。這樣強(qiáng)大的計(jì)算力是一種戰(zhàn)略資源，在解決人類共同面臨的能源危機(jī)、污染和氣候變化等重大問題上將發(fā)揮巨大作用。日前，在位于山東濟(jì)南高新區(qū)的國家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心，全部采用自主芯片研制的神威E級(jí)原型機(jī)完成研制部署，順利通過課題驗(yàn)收，正式落成啟用，其整體研制指標(biāo)國際領(lǐng)先。

實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)

當(dāng)前，E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域已成為高端信息技術(shù)創(chuàng)新和競爭的制高點(diǎn)，美國、日本以及歐盟都在加緊布局。我國也將E級(jí)計(jì)算機(jī)列為重大科技發(fā)展戰(zhàn)略。在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持下，國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心聯(lián)合國家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心等團(tuán)隊(duì)經(jīng)過兩年多的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研制成功神威E級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)。神威E級(jí)原型機(jī)的研制成功，標(biāo)志著研制E級(jí)計(jì)算機(jī)的技術(shù)條件和工程條件全面就緒。

經(jīng)濟(jì)日報(bào)記者看到，神威E級(jí)原型機(jī)放置在一個(gè)黑色機(jī)柜中，機(jī)柜門上鑲嵌著“神威E級(jí)原型驗(yàn)證系統(tǒng)”字樣。“神威E級(jí)原型機(jī)就好比是一臺(tái)能夠上路的概念車，原型機(jī)的成功研制，對(duì)E級(jí)計(jì)算機(jī)研制方案和技術(shù)路線進(jìn)行了全面系統(tǒng)驗(yàn)證，為下一步E級(jí)計(jì)算機(jī)的研制成功鋪平了道路。”山東省計(jì)算中心（國家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心）主任楊美紅介紹，神威E級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)主要由硬件、軟件和應(yīng)用三大系統(tǒng)組成。其處理器、網(wǎng)絡(luò)芯片組、存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)等核心器件全部為國產(chǎn)化。

這一原型機(jī)的系統(tǒng)軟件，由完全自主研發(fā)的神威睿思操作系統(tǒng)、神威睿智編譯器等構(gòu)建。運(yùn)算系統(tǒng)全部采用“神威26010＋”眾核處理器，高速互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全部采用申威網(wǎng)絡(luò)交換芯片、申威消息處理芯片，這些關(guān)鍵部件均具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)由申威多核處理器構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)該領(lǐng)域產(chǎn)品的國產(chǎn)化替代。

此前，國家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心已部署有中國首臺(tái)全部采用國產(chǎn)CPU和系統(tǒng)軟件構(gòu)建的千萬億次計(jì)算機(jī)—“神威⋅藍(lán)光”，至今已運(yùn)行7年?，F(xiàn)在神威E級(jí)原型機(jī)的運(yùn)算能力達(dá)到“神威⋅藍(lán)光”的3倍，體積僅為后者的九分之一，能耗同比下降75%。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

國家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心副主任潘景山將超算的功能總結(jié)為“三算”:“從算天、算地，再到算人，未來是一切皆可算。”神威E級(jí)原型機(jī)啟動(dòng)后，將進(jìn)一步拓寬山東在超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，從氣候氣象預(yù)報(bào)、深空深海深地探測、生命科學(xué)、天體物理、航空航天等領(lǐng)域，進(jìn)一步拓展到互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、基因測序、金融計(jì)算、先進(jìn)制造、現(xiàn)代海洋等領(lǐng)域。潘景山舉例，到時(shí)候就算是濟(jì)南千佛山上的一片云，也能算到它何時(shí)下雨、能下多大。神威E級(jí)原型機(jī)還可以運(yùn)用基因數(shù)據(jù)、重大疾病數(shù)據(jù)做健康管理。

潘景山介紹，神威E級(jí)原型機(jī)首次在國產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)上構(gòu)建了人工智能軟件生態(tài)鏈，基于神威深度學(xué)習(xí)庫和框架，開展了對(duì)弈系統(tǒng)、醫(yī)療影像識(shí)別、機(jī)器翻譯多個(gè)大規(guī)模人工智能應(yīng)用，其中機(jī)器翻譯應(yīng)用的數(shù)據(jù)規(guī)模、并行規(guī)模和訓(xùn)練速度世界領(lǐng)先。

目前，神威E級(jí)原型機(jī)已完成全球氣候變化、海洋數(shù)值模擬、生物醫(yī)藥仿真、大數(shù)據(jù)處理和類腦智能等12個(gè)領(lǐng)域的35項(xiàng)重大計(jì)算任務(wù)。其中，22項(xiàng)應(yīng)用具備擴(kuò)展到E級(jí)計(jì)算機(jī)整機(jī)規(guī)模的能力，6項(xiàng)應(yīng)用成功入圍被稱作超級(jí)計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域“諾貝爾獎(jiǎng)”的戈登貝爾獎(jiǎng)。

潘景山告訴記者，神威E級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)于2020年完成研制部署，將率先跨越百億億次量級(jí)臺(tái)階，采用的新一代眾核處理器有望成為世界運(yùn)算速度最快的處理器，節(jié)點(diǎn)規(guī)?？蓴U(kuò)展至數(shù)十萬量級(jí)。

潘景山表示，作為大科學(xué)裝置，神威E級(jí)原型機(jī)將為海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略打造“深藍(lán)大腦”，為鄉(xiāng)村振興、科教興國等戰(zhàn)略構(gòu)建國家超算互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，該計(jì)算機(jī)還將立足山東，服務(wù)全國，滿足健康醫(yī)療、航空航天、生物信息等領(lǐng)域的一批國家科學(xué)與工程計(jì)算需求，促進(jìn)科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)中國制造走向中國創(chuàng)造。