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中国超算遭美日“围堵” 天河二号核心短板曝光

发布时间:2015-11-28 09:15:53

中国超算遭美日“围堵” 天河二号核心短板曝光

  《国际先驱导报》发自天津 “天河一号”是中国首台千万亿次超级计算机。正式投入运行近5年来,“天河一号”研究服务团队对接石油勘探、装备制造、生物医药等广泛市场应用,在国内众多产业中构建起了核心竞争力。

  国家超算天津中心主任刘光明说,中国以“天河一号”为代表的超级计算机的出现,打破了国外在高性能计算核心领域的技术封锁和禁运政策。甚至连一些国际用户也希望借助“天河一号”逐步摆脱部分国家在超级计算机方面的技术控制,大幅提升了中国高新技术在国际上的影响力。

  “一项牵牛鼻子的科研工作”

  那么“天河一号”的突破性创新究竟体现在哪些方面?国家超算天津中心应用研发部主任孟祥飞指出,在它上面配备了自主研制的飞腾CPU芯片(FT-1000)及麒麟操作系统,两项创新均出自国防科技大学,较为引人注目。

  尤其是飞腾CPU,占全部CPU的比例虽然不大,但经过多年运行看性能良好,达到了国际主流服务器CPU的水平。这为中国关键芯片的国产化之路奠定了坚实的基础,进一步保障了信息安全。

  此外,“天河一号”还在国内首次创新性地采用了异构体系架构。“CPU加GPU的异构协同并行处理技术是中国科研人员的创新,引领了世界超算技术的潮流。”他说,在“天河一号”之前,超算中采用该技术的并不多见,而在最新一期世界超算TOP500榜单中,前十名中采用该技术的就已超过了一半。

  由中国自主研制的超算高速互联通信系统也是其优势所在。孟祥飞介绍,“天河一号”内数万个CPU和GPU通过该系统实现信息交换,相当于编织起了庞大、高效的神经网络。该系统的通信能力是当时美国主流商业芯片的两倍。

  刘光明说:“超算的核心技术是高端信息技术的制高点,它包括了CPU设计、超大规模集成电路设计、操作系统等,是一项牵牛鼻子的科研工作,可带动高端信息技术和应用,以及其他学科研究的全面快速和持续发展。”他认为,到现在为止,还没有一门学科能像超级计算技术那样对其他学科发展有如此广泛的辐射、服务和促进作用,这也正是国外高度重视超级计算技术发展的重要原因。

  “天河一号”饱和运行

  在包括飞腾CPU在内的一系列创新技术的参与下,“天河一号”的超强运算能力正在构建起中国部分产业领域的核心竞争力。在石油勘探领域,国家超算天津中心与中石油东方地球物理公司合作,运行中国自主研发的石油地震勘探数据分析软件,将地下成像速度由过去的三天提高到一天。

  在动漫渲染中,“天河-酷卡”云计算渲染平台在北京、上海等地建立了任务提交中心,全国各地用户均可提交任务使用“天河一号”。动画渲染制作周期由原来的4至6个月缩短到一天。如果根据项目任务量合理分配,可同时为8部动漫影视作品提供渲染。

  服务于雾霾天气预警预报是“天河一号”近期的又一应用领域开拓。孟祥飞说,国家超算天津中心联合中国气象局气象科学研究院、国家气象局卫星数据中心等单位,已经研发出雾霾自动化实时预警预报系统,目前正以河北保定作为试点,可对未来5天雾霾天实时预报。

  “通过历史数据的积累,‘天河一号’将在现有华北地区高精度长效雾霾预警预报基础上,未来3年内逐步建成全国性的雾霾预警预报系统,延伸到长三角、珠三角地区。”孟祥飞自豪地说。

  与部分超算出现的闲置不同,“天河一号”不但实现了饱和运行,而且还出现了用户排队使用的情况,这一使用效率和服务范围在国际上也是较为出色的。一天可提供计算服务机时140万小时,每天运营的计算任务超过1000个,服务用户数已超过600家,当之无愧地步入了世界一流行列。

  美日“抱团”围攻

  事实上,中国自主超级计算机的快速发展可谓一石激起千层浪。

  早在“天河二号”成功登顶世界超算桂冠一周后,日美两国政府就决定将在新一代超级计算机的开发领域展开合作,今后将共同开发用于驱动超级计算机的操作系统,从而在国际竞争中掌握主导权。

  之所以此次日美决定合作开发超算机新系统,专家分析认为主要是基于两点原因:一方面,目前超算机所使用的操作系统Linux无法驱动新一代产品,不得不进行配套升级;另一方面,推进诸如超算机这样需要巨额投入的大型科技项目时,在各国财政状况受金融危机影响吃紧的背景下,国际合作已成为趋势。此前,对于发现被视为质量起源的“希格斯玻色子”的欧洲实验机构,日美欧等已经投入5000亿日元(1元人民币约合19日元),巨大望远镜“TMT”和“国际直线对撞机”等项目中也纷纷引入了国际合作。

  虽然日美此次宣布联手开发展示出了积极姿态,但双方曾经也围绕超级计算机产生过贸易摩擦。根据调查,日立、NEC、富士通这三家生产超算机的日本企业在1985年曾参加美国国家大气研究中心的采购招标,但当时迫于美国国会压力,该中心最终选择了Cray公司生产的超算机“Cray-2”。此后,NEC和富士通两家企业又在1987年麻省理工学院采购招标中失利,据称落选原因依然和美国国会施压有关。

  对此,中国现代国际关系研究院日本所研究员、日本经济问题专家刘军红认为,虽然此前围绕超算机的贸易曾发生多次摩擦,但此次双方宣布在新一代超级计算机领域进行合作的态度,特别是日本方面所表现出的决心则十分明确,即通过“强强联合”的方式,对中国超算机发展形成竞争,这也将成为日本推动全新国家IT战略的重要组成部分。

  或与欧盟展开更多国际合作

  在美日加紧研究的同时,中国超算的隐忧也不容忽视。专家认为,运算速度并不能完全代表超级计算机的实力。尽管中国超算速度已经领跑全球,但在诸多方面仍有提高余地。尤其是在包括CPU芯片在内的核心零部件研发方面,中国与美国的差距显而易见。

  在现有的两台“天河”超算上,国产CPU比例不高,也成为了核心要素中的短板。今年2月18日,美国商务部曾发布一份通知表示,使用了两款英特尔微处理器芯片的中国“天河二号”系统和早先的“天河一号A”系统被揣测用于军事目的。正因为此,中国国家超级计算长沙中心、国家超级计算广州中心、国家超级计算天津中心和国防科技大学4家机构被列入美国芯片限售对象。

  面对来自美国的芯片禁运政策,业内人士认为尽管利弊共存,但国产芯片在倒逼之下将迎来有利的发展时机。

  国防科技大学教授、天河二号系统主任设计师卢宇彤介绍,目前,尽管飞腾系统已经达到了“天河一号”时代英特尔CPU的水平,但跟国外最先进的CPU还有3到5年的差距。不过,中国高性能计算机的发展,会主动应对各种挑战,在未来不太长的时间里,能迈上一个新的台阶。

  值得欣慰的是,在飞腾FT-1000之后,新的国产芯片已经问世,并有可能进一步推动商业化路径。《国际先驱导报》记者了解到,滨海新区高科技企业天津飞腾信息技术有限公司正式发布了其研制成功的FT-1500A系列CPU处理器。该处理器关键技术国内领先,可实现对Intel中高端“至强”服务器芯片的替代,助力国家信息安全。

  刘光明则表示,在提升芯片自主创新能力过程中,除了自身发力,开展国际合作也是一条有效的途径。目前,欧盟已与天津超算中心开展了高性能计算技术的项目合作,双方将共同研讨未来超级计算机及应用技术的发展,为下一代超级计算技术研发提供指导。

  在国际市场风云变幻之下,专家建议,“十三五”期间,在面对“日美超算同盟”上,中国可与欧盟等国合作,加速自主、可控、可靠芯片的研发,从而为超算产业,乃至在超算支撑下的诸多产业提供有效帮助。

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