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深圳超算为大湾区“计算”

2019-01-15 12:49:01来源:深圳商报

国家超级计算深圳中心机房。 深圳商报记者 王海荣 摄

“超级计算可以大大缩短科技创新的周期,降低科技创新的成本,减少科技创新的不确定性。我们将继续推进与国家科技创新载体深度融合,推动计算能力转化为企事业单位的创新力和社会生产力,成为科技创新的引擎。同时,通过技术创新为应用场景赋能,为深圳成为智慧城市建设全球样板提供强大支撑。”近日,国家超级计算深圳中心主任冯圣中如此表示。

藏身西丽大学城一隅,国家超级计算深圳中心远离闹市。深圳商报记者近日走进这个深圳建市以来单个投资额最大的国家级科技基础项目,发现超算中心早已深度介入深圳市民的日常生活:天气预报的空间分辨率可以精确到1公里以内,警方的人脸识别终端设备让社区治理更高效,公立医院的检查检验结果实现了互联、互通、互认……作为科技基础平台,超级计算机对于深圳高新技术产业的助推作用更为明显:大数据、云计算、人工智能等是平台的研发主流,华为、腾讯等创新企业是平台的入驻常客,而新兴产业更是平台着力培育的应用重点。

近两年,深圳一直强调启动大科学装置群建设,推进国家超算深圳中心二期建设是明确项目。服务粤港澳大湾区建设,这是超算中心当下的重点。冯圣中表示:为深圳“计算”,为大湾区“计算”,打造国际科技创新中心,深圳超算要做尖兵。

运算速度曾排名世界第二

2009年,深圳超算中心获批成立,这是国家863计划的一部分,也是国家在深圳布局建设的重大科技基础项目。经过一年多建设,深圳超算中心于2011年11月投入运行。以12.3亿元的总投资额,超算中心成为深圳建市以来单个投资额最大的国家级科技基础设施。

正式亮相前,深圳超算中心进行过一次“体检”。2010年6月,世界超级计算组织对深圳超算中心的运算能力进行了实测。结果显示,峰值运算速度为1271万亿次/秒,当时世界排名第二。超算中心主机系统——曙光6000超级计算机,由中国科学院计算技术研究所研制,完全实现国内自主研发。

在超算中心的机房里,5600台“刀片”服务器处于正常运作状态。相关负责人表示:“从速度来说,我们的超算现在排名不如往昔,现在中国第一的‘神威—太湖之光’,速度已达到每秒9.3亿亿次。这是摩尔定律的体现,超算的更新换代大约在6年左右。深圳超算,现在是超期服役。”

“E级”意味着每秒百亿亿次数学运算。深圳全力推动的国家超算深圳中心二期建设,核心便是“E级超级计算机”。深圳超算市场部负责人坦言,这将极大改变“粥少僧多”的局面。目前,深圳超算计算资源利用率一直保持着全国最高记录,这也意味着一直处于满负荷运作。据了解,深圳超算是世界上最早布局云计算、大数据、人工智能的超算中心之一。目前中心云计算、大数据和人工智能机构用户超过2万家,个人用户超过1200万。在去年10月召开的第十四届全国高性能计算学术年会上,深圳超算中心获得“超算应用创新奖”。

“胡思乱想”得以验证突破

“发现是从无到有,模拟是化虚为实。超算就是在计算场景里完成实际场景的操作,从而验证各种‘胡思乱想’。”冯圣中表示,计算不仅是验证的工具,更是科学发现的手段和技术创新的支点,其作用可以概括为发现知识、模拟猜想、验证设计、智慧赋能。

“没有这个平台,过程可能需要很长时间;有了这个平台,能大大缩短科技创新的时间。”超算中心副主任唐仁华表示,科学是不断试错的过程,在猜想到验证中不断趋向于更好,然后在可能上亿次的试验中获得成功。他举例称:“比如新材料的分子试验,两个分子对接只要有0.01度的偏差,结果都有所不同,而理想的结果就在那一次次0.01度的调整中。”

在专业术语中,这叫高性能计算,也是超算中心的看家本领。目前,超算中心高性能计算科研机构用户达1600个,在国内处于引领地位。资料显示,深圳超算用户表上有鹏城实验室、中科院、深圳市环境科学研究院、深圳大学、北京大学、清华大学等数十家创新载体,合作伙伴包括华为、平安科技、腾讯、中国电信、云天励飞等科技企业。

超强的运算速度,给基础研究带来加速,同样也是实实在在的数字生产力。近年来,深圳重点发展战略性新兴产业,布局未来产业,这些都与超级计算有着密切关系。据介绍,深圳超算中心的软件平台,包括化学计算、生物计算、电磁学、工业仿真、流体计算、动画渲染、建筑设计、数学计算、气象预报、材料模拟、固体力学、大数据分析挖掘等领域。

智慧城市的“超级大脑”

“未来城市发展将会越来越智能,智慧城市和人工智能是深圳超算中心重点的发展方向。”冯圣中说。

深圳超算中心的另一块牌子,叫“深圳云计算中心”。超算中心承担的国家发改委云计算重点示范工程项目——深圳市云计算公共服务平台,已开发完成政务云、健康云、教育云、工业云、测试云、档案云、气象云、备份云、警务云、招标云、渲染云、血液云、工程大数据云以及电子账单、应用商店等“十三云一单一店”。在深圳的“智慧城市”建设中,超算中心是“城市超级大脑”。

比如气象云,深圳气象局大大提升时空分辨率及更新频率,模式运行由逐6小时加密到逐3小时,空间分辨率也由4公里逐渐加密到1公里左右,预报效率得到成百倍的提升。依托并行计算的应用,还进行了雷暴尺度集合天气预报,提供了极端天气的概率预报等新产品。唐仁华表示:“随着算力的加强,未来的天气预报可以精准到500米的范围。这意味着,每个市民可以查到自家小区的天气预报。”

除此之外,深圳超算在其他多个领域也表现抢眼。协助公安部门开发运行的警务云系统,使2000万市民利用网络方便办证;协助教育部门开发教育云项目,让近百万家长随时了解孩子的学习生活情况;协助卫计部门开发的健康云系列,目前已在市属公立医院实现检查检验结果共享,采集实时报告超过250万份。

新兴的自动驾驶,同样离不开“超级大脑”。“自动驾驶看起来是汽车的事,但汽车只是一个独立的处理器,离不开综合系统的支持,不仅快速应对需要庞大的计算能力支撑,而且包括汽车如何选择路线等,同样需要一个城市超级大脑提供后台支持。”冯圣中如此表述。

迎接“E级超级计算机”

全球的超级计算机正在加快进入E级计算时代。深圳市“十三五”规划纲要中提出,促进国家超级计算深圳中心提升发展。去年的政府工作报告中也提出,启动大科学装置群建设,推进国家超算深圳中心二期建设。2018年3月,深圳向国家科技部、广东省政府及中科院发文,申请E级计算机落户深圳。

所谓“E级超算”,是指每秒可进行百亿亿次数学运算的超级计算机,被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”。深圳超算已经召开E级计算机需求专家研讨会和选型专家论证会,获得项目选址意见书。为解决E级超算落地前的计算资源短缺问题,超算中心去年3月进行了扩容改造,新购置近千台机架式服务器、GPU服务器和一批存储系统。扩容升级完成后,深圳超算将形成超过20PB的全新存储系统。

唐仁华介绍称,“E级超算”落户,将使深圳超算的运算能力得到上千倍的提升,为深圳乃至粤港澳大湾区的科技发展提供强大支持。今年,超算中心将全面铺开“E级超算”准备工作。据了解,深圳超算中心已经发起成立了粤港澳大湾区先进计算创新共同体,推动计算资源、数据资源、学术资源、人才资源等各类创新要素的共享及协同创新。

新闻链接

中国超算简史

人类探索世界主要通过四种方式,最早是实验科学,直接通过观测自然现象或实验进行科学探索;其后是理论科学,通过公式计算推理获得科学结论;再后来是计算科学,通过超级计算机模拟复杂现象开展研究;未来将是数据科学,先进且强大的超级计算能力是未来人类探索世界最重要的方式。

超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究。

中国超级计算机发展迅速,成为与航空航天、高铁等比肩的国家名片。1983年12月4日,中国研制成功银河一号超级计算机,使中国成为继美国、日本之后第三个能独立设计和研制超级计算机的国家。1992年,研制成功曙光一号超级计算机。中国首台千万亿次超级计算机——天河一号,于2009年9月研制成功,测试运算速度可以达到每秒2570万亿次。2016年6月,中国研发出目前世界上最快的超级计算机“神威—太湖之光”,落户于国家超级计算无锡中心,浮点运算速度达到每秒9.3亿亿次。(王海荣)

深圳超算中心 发展大事记

●2009年5月,国家科技部批复成立国家超级计算深圳中心(863计划立项)。

●2010年3月,超算中心建设工程全面开工。

●2010年6月,世界超级计算组织实测运算速度为1271万亿次/秒,TOP500排名世界第二。

●2011年11月,超算中心投入运行启动仪式。

●2012年6月,超算中心正式向社会提供高性能计算业务的商业服务。

●2013年7月,超算中心正式向社会提供云计算业务的商业服务。

●2016年,超算中心高性能计算科研机构用户达1600个,云计算公共服务平台覆盖深圳2000万人口,机构用户超过2.4万家。

●2018年3月,为解决2020年E级计算机落地前深圳超算中心计算资源短缺问题,深圳超算对计算资源扩容改造,缓解深圳超算中心高性能计算和云计算资源紧张的局面。

●2018年全面启动超算中心二期工程建设前期准备工作,迎接“E级超级计算机”落户深圳。

记者 钱飞鸣 王海荣

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