超级计算机:算得快 更要用得好
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超级计算机被喻为“现代科学技术的大脑”。近年来,中国超级计算机在核心技术领域取得了举世瞩目的成就。
围绕超级计算机的竞争已从峰值性能的比拼向应用推进转变,在美、日等国家,超级计算机已成为面向百姓生活提供服务的基础性工具,被广泛应用于生命制药、新材料研发、天气灾害预报、石油勘探等与民生领域息息相关的领域。相对于快速发展的硬件技术,我国目前在超级计算机软件、应用环境、人才培育等层面还比较滞后。
日前,由科技部、教育部指导,浪潮集团联合国际超级计算机大会组委会(ISC)、国际高性能计算咨询委员会共同主办的“中国大学生超级计算机竞赛暨ISC12国际大学生超级计算机竞赛中国区选拔赛”,吸引了高校和产业界的关注,对于培养我国年轻一代超级计算应用人才,加速中国超级计算产业向应用转型具有重要的推动作用。
超级计算机通常是指由数千甚至更多的处理器组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机,是功能更强、运算速度更快、存储容量更大的大型计算机系统。如果我们把普通计算机的运算速度比作成人的走路速度,那么超级计算机就达到了火箭的速度。超级计算机被喻为“现代科学技术的大脑”,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是推动科技创新、经济发展、社会进步、国防安全的重要工具,已经成为世界高新技术领域的战略制高点,成为衡量一国综合国力的重要标志。
在发达国家尤其是美国,超级计算机已经形成了完备的产业体系,发展核心驱动力主要来自于市场这一隐形杠杆。在以“市场为驱动”的环境下,超级计算机转化为生产力和利润的周期大大缩短,技术与应用的互动将直接作用于社会、经济的发展。如汽车设计、高速飞行器设计生产、电影等一大批产业,在超级计算机的支持下取得了飞速发展。最著名的例子是电影《阿凡达》,由于要营造出最震撼的视觉冲击,该片大量采用计算机技术来完成特效的制作。另一方面,应用也极大地推动了超级计算机的发展。
近年来的高速发展已经让中国从原先的超级计算机追赶者进入世界超算大国之列。从“天河一号”超算系统问鼎全球超算TOP500排行榜(全球最快的500台超级计算机排行榜)榜首,到完全国产化的千万亿次“神威蓝光”问世,中国超级计算机在核心技术领域取得了举世瞩目的成就。目前TOP500排行榜中,已经有74台超级计算机来自中国,而2007年中国只有10台。
围绕超级计算机的竞争已从峰值性能的比拼向应用推进转变,在美、日、欧等国家,超级计算机已成为面向百姓生活提供服务的基础性工具,被广泛应用于生命制药、新材料研发、天气灾害预报、石油勘探等与民生领域息息相关的领域。相对于快速发展的硬件技术,我国目前在超级计算机软件、应用环境、人才培育等层面,还存在许多滞后问题。统计数据显示,中国只有不到10%的超级计算机经费被用于开发应用软件,而美国的这一比例为30%。上海超级计算机中心主任奚自立介绍说,上海超级计算机中心拥有200万亿次计算能力,但受限于软件开发和应用支持,目前只有20%至30%运算任务能够扩展到10万亿次,有20%至30%的计算任务利用的计算能力低于2万亿次。应用的瓶颈不仅导致了超级计算机资源无法充分应用到社会、科研及生产中去,同时也限制了产业自身的发展。
在应用意识上,我国也与超级计算机强国之间存在较大的差距。在我国,即使在大学生中,接触过超级计算机的人也寥寥无几,很多人仍然将超级计算机当作“与世隔绝”的实验室“神器”,把拥有超算设备当作单位“面子”的现象还相当普遍,而广大真正有需求的企业、单位和科研工作者,由于缺乏必要的学习和培训,多数没有形成利用超级计算机的习惯。对普通大众来说,更是“不知超级计算机是何物”,把超级计算机理解为遥不可及的东西。
人才储备上,中国缺乏计算机应用型人才,这是应用瓶颈最直接的原因。计算机应用需要计算机与其他领域的交叉学科的发展支持。目前中国大学面向超级计算机的专业课程设置比较少,而计算化学、计算物理等交叉学科设置更少,人才培养与超级计算机实际发展脱节现象较为严重。
超级计算机发展焦点集中于应用,产业发展的关键在提高公众认知和应用型超级计算机人才储备。大学生是国家未来的科技主体力量,培养大学生使用超级计算机的意识和实用技能,对于产业未来发展十分重要。在美日等超级计算机技术发达国家,以竞赛的方式培养大学生的应用意识和实用技能,已经是十分成熟的做法,这些赛事有效地推动了超级计算机的发展。
科技部高新司副司长杨咸武说,超级计算机作为科技创新的“加速器”,对于缩短技术研发周期、加快创新成果涌现都具有非常重要的意义。科技部将在“十一五”成果的基础上继续推进我国超级计算机事业的发展,并与各有关部门和社会各界紧密合作,秉承“抓应用、促发展、创环境”的方针,着力解决我国当前超级计算机发展中“重硬轻软”的问题。“十二五”期间,科技部将进一步加大对大型应用软件研发的投入力度,重点突破30万核大型应用软件的开发工作。同时,大力支持国家863计划“高效能计算机及应用服务环境”重大项目,继续推动具备国际领先水平的超级计算机的研制工作。