在强大算力支持下，“神威·太湖之光”将有广阔的应用施展空间。
随着以人工智能、大数据和区块链为代表的数字化浪潮扑面而来，信息技术服务实体经济能力显著增强，实体经济加快数字化转型成为大势所趋。
在推进数字技术与实体经济深度融合过程中，多次登上世界超算之巅的超级计算机“神威·太湖之光”威力尽显。在强大算力的支撑下，“神威·太湖之光”助力我国科研创新迈出新步伐，构建起诸多实体产业发展的核心竞争力，趟出了一条产业谋求转型实现高质量发展的新路。
走进国家超级计算无锡中心主机房，整齐排列的数十个计算机机柜映入眼帘，每个机柜都容纳了上千块处理器。这就是闻名世界的超级计算机“神威·太湖之光”，国之重器。发布于2016年6月的“神威·太湖之光”，由国家并行计算机工程技术研究中心研制，坐落在江苏省无锡市滨湖区蠡园开发区内的国家超级计算无锡中心。该超算系统峰值性能12.5亿亿次，计算能力相当于200多万台普通笔记本电脑同时工作，持续性能9.3亿亿次，性能功耗比每瓦特60.5亿次……国家超级计算无锡中心研发工程师叶跃进向《瞭望东方周刊》介绍，“神威·太湖之光”采用直流供电、全机水冷等技术，建立了全方位低功耗设计与控制体系，比同时期其他国际顶尖超算系统节能60%以上。自发布以来，它已连续四次荣获世界超级计算机TOP500榜单第一。2021年11月，在全球超级计算大会上，神威超算团队参与研发的神威量子模拟器再次摘得年度世界高性能计算应用领域最高奖——“戈登·贝尔”奖，这已是基于神威系统开发的应用第三次夺得该奖项。进入大数据时代，算力代表着对数字化信息的处理能力，不仅改变了人类的生产方式、生活模式和科研范式，而且成为科技进步和经济社会发展的关键“底座”。从太空探索，到人类基因测序、医药研发，再到打车、购物，都要靠算力设施来处理海量数据。算力设施已成为新时期必不可少的基础设施。在强大算力支持下，“神威·太湖之光”将有广阔的应用施展空间。
国家超级计算无锡中心研发部副主任刘钊在机房查看“神威·太湖之光”的运行情况
国家超级计算无锡中心研发部副主任刘钊告诉《瞭望东方周刊》，“神威·太湖之光”相关应用项目于2017年获得了“戈登·贝尔奖”及两项提名奖，其中便有他参与的“地球系统模式”项目。“不夸张地说，通过这个应用可以‘前知五百年，后知五百年’。”刘钊称，该系统可以真实地模拟出地球生态演变的过程，既可以推演工业革命起地球气候的巨大变化，也能向未来推演几百年后大气演变、海洋演变等自然生态的变化。“由于系统极其复杂庞大，研发者在开发初期面临巨大的难题，以前所积累的经验和编程模式都无法开展。最终，庞大的系统产生了超过200万行的代码，这个代码量已经到了行业天花板级别，却仅用了神威50%的计算资源。”刘钊说。据介绍，国产大飞机C919首飞成功，也离不开“神威•太湖之光”的助力。相关研究机构与国家超算无锡中心合作，开展了C919多种飞行状态的模拟，完成了C919大型客机相关特性的精细数值模拟，计算网格规模由千万网格提升到两亿网格，计算时间缩短到10小时以内，大大减少了风洞试验次数，降低了设计成本。“以前许多做不到，甚至不敢想的事情，现在借助超算可以实现。”中国船舶科学研究中心、中船奥蓝托软件公司研究员吴乘胜说，借助“神威·太湖之光”，他们对绕流问题进行数值模拟，终于顺利完成“船舶流体力学CFD软件”的研发。国家计算流体力学实验室通过对“天宫一号”返回路径的数值模拟，为“天宫一号”顺利“回家”提供了精确预测；上海药物所藉此开展的药物筛选和疾病机理研究，短短2周就完成常规需要10个月的计算，大大加速了白血病、癌症等方向的药物设计进度……如今，“神威·太湖之光”已应用于20多个领域，服务用户超300家，完成1000余项应用课题的计算任务。“我们将始终面向国家重大挑战性应用需求，支持研究机构开发高性能应用课题。”叶跃进说。
工欲善其事，必先利其器。除了高大上的尖端科技，“神威·太湖之光”还以接地气的姿态为产业赋能，服务实体经济，助力制造业转型升级。比如，国家超算无锡中心同无锡远景能源合作开展智慧风场项目，为远景能源提供风资源预测、风场精细选址和风机建造等一整套生命周期服务，仅用12天时间就完成了全国的风资源数据测算，比原本的45天提速近4倍，数据误差控制到了0.5%。在环保领域，“神威·太湖之光”亦表现不俗。叶跃进介绍，多年来，长三角尤其是环太湖沿边区域持续受到蓝藻污染影响，国家超算无锡中心联合国内多家科研院所，实现了对蓝藻出现区域及时间的预测。“这项研究一方面可以提高太湖水质污染的分辨率，缩小治理范围，节约治理成本；另一方面可以确保预测的时效性，从而及时处理。”制造业是立国之本、强国之基，是国家经济命脉所系。我国制造业规模已连续多年保持世界第一，但长期以来存在大而不强的问题。任虎是国家超算无锡中心先进制造部部长、“神工坊”项目总工程师。他带领团队研发的高性能仿真平台“神工坊”，是专为工业制造领域提供高性能工业工具开发、应用服务的在线平台，能满足用户快速物理建模、仿真软件架构体系优化和仿真软件快速众核加速等多层次需求，助力国产仿真软件的推广和替代。据介绍，在航空发动机的设计和研制领域，“神工坊”团队开创性地在“神威·太湖之光”上完成了发动机整机模拟，网格总量在业界首次达到50亿，有效提高了设计精度，减少了实验迭代次数和开发成本，提高了研究效率和质量。“我们通过高保真模拟，设计人员可以清晰地捕捉部件相互作用造成的复杂现象，并在设计中后期对航空发动机的性能进行合理准确的预测。”任虎称，该研究在第四届中国数字仿真论坛上斩获2022数字仿真科技奖“卓越应用奖”。
“‘神威·太湖之光’有着大数据应用的天然优势。”中国工程院院士陈左宁表示，超算具有强大的数据存储、检索、计算和分析能力，在大数据应用方面将大有可为。而现在的大数据应用与新一代人工智能密切结合，对软硬件都提出了很高要求，“神威·太湖之光”将为二者深度融合应用提供技术支撑。“未来，国家超算无锡中心将是一所‘人工智能’大学。”浪潮集团首席科学家张晖称，这所大学的学生并不是人类，而是自动驾驶汽车、医院CT影像机等人工智能机器人。在“神威•太湖之光”的“培训”下，智能机器人将逐步拥有独立思考的“头脑”。比如，自动驾驶汽车不需要通过云控制，在断网的情况下也能自己开；医院的CT机可以代替医生诊断分析病情，通过大量数据的计算，选择最优解决方案。作为数字经济的核心生产力，算力已成为全球战略竞争的新焦点。中科院计算所研究员张云泉表示：“数据如同原油，大规模的计算设备就相当于大化工厂，化工厂可以从原油里提炼出汽油、柴油以及各种有价值的化工品，超算则可以又快又好地把大数据加工成社会需要的各种各样的产品。”国家超算无锡中心依托“神威·太湖之光”展开的算力基础设施建设，正有效激发数据要素创新活力，加速数字产业化和产业数字化进程。数实融合映出产业变革的光明前景。“神威•太湖之光”助力科研创新、产业转型之路将越走越宽。“国之重器”算力优势持续释放，正为经济高质量发展提供强有力支撑。
来源:《瞭望东方周刊》
