近日

“天河”E級原型機

在圖計算領(lǐng)域摘得兩項世界第一

這對于提升我國

人工智能和大數(shù)據(jù)處理能力

有著重要作用

從國家超級計算天津中心獲悉，由國防科技大學研制，部署在國家超級計算天津中心的“天河”E級計算機關(guān)鍵技術(shù)驗證系統(tǒng)，在2021年7月1日最新發(fā)布的國際高性能計算Graph500排名中，獲得SSSP Graph500（單源最短路徑）榜單世界第一、BIG Data Green Graph500（大數(shù)據(jù)圖計算能效）榜單世界第一的好成績。

“天河”E級計算機關(guān)鍵技術(shù)驗證系統(tǒng)（資料照片）

坐落在天津濱海新區(qū)的國家超級計算天津中心，是我國首個千萬億次超算“天河一號”部署所在地，同時部署有“天河”E級驗證系統(tǒng)。國家超級計算天津中心主任楊燦群表示，“天河”團隊以“天河一號”首奪世界第一為起點，歷經(jīng)十余年的不懈努力、自主創(chuàng)新，使“天河”超算系統(tǒng)在硬件和軟件全自主化的同時，應(yīng)用領(lǐng)域從傳統(tǒng)科學工程計算向大數(shù)據(jù)處理和智能計算拓展。“天河”E級驗證系統(tǒng)能在強調(diào)實用好用、高效節(jié)能的關(guān)鍵評測中排名兩項世界第一，具有十分重要的意義。

Graph500排行榜

不同于國際超算領(lǐng)域另一知名排行榜Top500側(cè)重計算性能，Graph500排行榜于2010年首次發(fā)布，是國際上評價超級計算機圖計算性能的最權(quán)威榜單，主要針對當前熱門的數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用（如人工智能、大數(shù)據(jù)處理等）實施評測，可充分體現(xiàn)超級計算機的訪存和通信性能，直接反映超級計算機的數(shù)據(jù)處理能力。圖計算是將數(shù)據(jù)按照圖的方式建模開展運算，在大數(shù)據(jù)和人工智能領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。根據(jù)最新榜單，天河E級原型機升級系統(tǒng)以每秒遍歷邊數(shù)2054、能效比4385.24MTEPS/W分別奪得SSSP Graph500和Green Graph500兩項世界第一。此成果標志著“天河”超級計算機在數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用方面取得了國際領(lǐng)先突破，這對于提升我國人工智能和大數(shù)據(jù)處理能力有著重要支撐作用。

天津超算中心推動高性能計算歷史跨越

位于濱海新區(qū)的國家超級計算天津中心

01

“天河一號”讓中國超算實現(xiàn)彎道超車

超級計算機是一個國家科技水平和戰(zhàn)略能力的重要標志。位于濱海新區(qū)的國家超級計算天津中心機房里，140個黑色計算機柜整齊排列，發(fā)出低沉的“嗡嗡”聲，密密麻麻的指示燈不間斷閃爍，這就是我國自主研制的千萬億次超級計算機“天河一號”，也是在國際TOP500最快超級計算機榜單中運行時間最長的超級計算機。其每秒4700萬億次的峰值計算能力，運算1小時相當于全國13億人同時計算340年以上，為我國科學研究、信息服務(wù)、裝備制造等領(lǐng)域發(fā)展提供強大支撐，產(chǎn)生了重要的應(yīng)用效益。上世紀70年代，高性能計算成為推動科技創(chuàng)新和經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略高技術(shù)。然而，由于沒有自己的巨型計算機，中國常常受制于人。1978年，我國啟動巨型計算機研制工程。1983年，“銀河-Ⅰ”巨型計算機研制成功，這使中國成為世界上少數(shù)幾個能研制億次巨型機的國家。進入新世紀后，我國各項事業(yè)進入高速發(fā)展時期，對高性能計算機的運算速度和容量都有了更迫切的需求。2008年，國防科技大學和天津正式啟動“國家超級計算天津中心”建設(shè)，聯(lián)合承擔“千萬億次高效能計算系統(tǒng)”的研制。經(jīng)過長達半年的封閉攻關(guān)，歷經(jīng)8萬多次軟件程序改進優(yōu)化，最終科研人員采用混合語言編程等技術(shù)，實現(xiàn)了計算核心異構(gòu)協(xié)同，一舉將GPU的計算效率提高到70%以上，達到世界最高水平。2009年，博士畢業(yè)的孟祥飛作為技術(shù)骨干，加入了剛成立的天津超算中心。2009年10月，新中國六十華誕，我國首臺千萬億次超級計算機宣告誕生，命名為“天河”。我國自主研制超級計算機實現(xiàn)了從百萬億次到千萬億次的跨越，成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機系統(tǒng)的國家。2010年初夏，“天河一號”超級計算機開始在濱海新區(qū)安裝部署。在科研人員的爭分奪秒下，“天河一號”比原計劃提前近一年時間成功入駐天津超算中心。與此同時，“天河一號”也在大洋彼岸掀起了波瀾。2010年11月16日，在美國路易斯安那州新奧爾良市舉辦的世界超級計算大會上，“天河一號”以計算峰值4700萬億次，高出第二名1倍多的絕對優(yōu)勢，勇奪國際T0P500排名第一。中國超算實現(xiàn)了彎道超車！從“銀河”的歷史性突破，到“天河”等一系列超級計算機不斷刷新世界速度，中國超級計算機的跨越只用了短短40年。今天，在國際TOP500名單里，中國超級計算機部署量位居世界第一。如今，“天河一號”已經(jīng)服役超過10年，每天運行計算任務(wù)超過1400個，1000多個科研團隊借助“天河一號”開展科研工作，構(gòu)建形成了石油勘探、生物醫(yī)藥、動漫與影視特效渲染、高端裝備制造、地理信息等五大高性能計算應(yīng)用平臺。

02

天河E級原型機引領(lǐng)智能科技

天河E級原型機開放應(yīng)用以來，中科院、北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所等數(shù)十家合作單位完成了大規(guī)模并行應(yīng)用測試。當前，我國已經(jīng)啟動百億億次超級計算機系統(tǒng)研制工作，全面進入E級超級計算時代。在國防科技大學和天津超算中心等團隊合作下，天河E級原型機歷經(jīng)兩年多的持續(xù)研發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，于2018年7月研制成功。孟祥飛表示，天河E級原型機系統(tǒng)實現(xiàn)了四大自主創(chuàng)新，即3款芯片──“邁創(chuàng)”眾核處理器、互連接口芯片、路由器芯片；4類計算、存儲和服務(wù)節(jié)點，10余種PCB電路板；新型的計算處理、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)。天河E級原型機系統(tǒng)研制成功后，天津超算中心隨即啟動了大規(guī)模的計算應(yīng)用測試，涉及國家12個重大創(chuàng)新專項領(lǐng)域、數(shù)十個國家重點研發(fā)計劃。驗證結(jié)果顯示，天河E級原型機的運算能力超強，僅6個機柜就達到“天河一號”120個機柜相當?shù)挠嬎隳芰?。如今，大到國產(chǎn)大飛機C919的氣動外形制造，小到一個個原子如何結(jié)合成新藥，超級計算機技術(shù)正深入到國家發(fā)展的各個層面。2020年，當新冠肺炎疫情肆虐全球之時，通過超級計算機的演算，人類發(fā)現(xiàn)了新冠肺炎會導致人體停止分解一種叫做緩激肽的化學物質(zhì)，從而導致患者肺部充滿液體并引發(fā)炎癥，使患者呼吸困難。超算大數(shù)據(jù)技術(shù)在疫情聯(lián)防聯(lián)控精準施策過程中的應(yīng)用也已見成效。依托“天河人工智能創(chuàng)新一體化平臺”，天津超算中心與國內(nèi)多家醫(yī)院，以及中國抗癌協(xié)會腫瘤人工智能專業(yè)委員會、中國人工智能學會智慧醫(yī)療專業(yè)委員會等多方合作，經(jīng)過持續(xù)研發(fā)攻關(guān)和試用測試，構(gòu)建了全球首個新冠肺炎CT影像人工智能輔助診斷平臺，作為臨床輔助診斷手段，有效提高新冠肺炎篩查能力。自上線以來，該平臺訪問量已超過100萬次，為美國、墨西哥、印度等多個國家和地區(qū)的醫(yī)療機構(gòu)、科研機構(gòu)提供技術(shù)支持，引領(lǐng)智能科技參與全球抗疫。無論過去還是現(xiàn)在，無論苦難還是輝煌。面對未來人類發(fā)展的諸多難題，超算的故事沒有休止符，只有再攀高峰的新起點。（天津廣播：厲害 | 又是世界NO.1！就部署在天津！）