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中國超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

2019-01-28 07:53歷軍
中國學(xué)術(shù)期刊文摘 2019年16期
關(guān)鍵詞:超級計算機發(fā)展

歷軍

“超級計算”,一個高深的名詞,隨著最近10年來中國超算行業(yè)逐漸進入國際領(lǐng)先地位而被頻繁提起,并逐漸走入大眾視野。在行業(yè)內(nèi)外,不同的聲音也隨之出現(xiàn),如超算行業(yè)巨大的投入與中國社會經(jīng)濟發(fā)展所處的階段并不匹配,以及中國超算行業(yè)只會堆積硬件等問題。因此,客觀地評價中國超算行業(yè)對于國家科技發(fā)展、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級和提升公共民生福利的地位和重要作用,將對中國超算行業(yè)的決策和后續(xù)發(fā)展提供堅實的政策基礎(chǔ)和實踐參考。

1 超級計算機的戰(zhàn)略意義

高性能計算,又稱超級計算,是計算機科學(xué)重要的前沿性分支,從電子計算機誕生之日起,計算能力的提升就是信息產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員追求的核心目標(biāo)之一。它不僅是一個國家綜合科研水平的重要標(biāo)志,也是綜合支撐國家安全、經(jīng)濟和社會發(fā)展等可持續(xù)發(fā)展的不可替代的信息技術(shù)手段。

1.1 推動國家科技創(chuàng)新能力的跨越式發(fā)展

我國《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》(國發(fā)〔2016〕43號)明確提出“發(fā)展先進計算技術(shù),重點加強 E級(百億億次級)計算、云計算、量子計算、人本計算、異構(gòu)計算、智能計算、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”。

高性能計算已經(jīng)成為解決國家發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)性問題和科技創(chuàng)新的必備工具,如能源短缺、環(huán)境污染、全球氣候變化等可持續(xù)發(fā)展的困難;支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,如大飛機、高速列車及汽車的設(shè)計在各個階段均需要高性能計算支撐,有助于提高產(chǎn)品性能、縮短研發(fā)周期、降低設(shè)計成本;在生命科學(xué)方面,新藥研究、精準(zhǔn)醫(yī)療正在改變著人們的醫(yī)療模式;計算材料學(xué)已經(jīng)成為發(fā)現(xiàn)新功能材料,提高材料性能的重要手段。

1.2 以超算平臺為支撐的先進計算技術(shù)推動各學(xué)科交叉融合和發(fā)展

習(xí)近平總書記在2018年5月28日的兩院院士大會上指出,“以信息化、智能化為杠桿培育新動能。要突出先導(dǎo)性和支柱性,優(yōu)先培育和大力發(fā)展一批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群,構(gòu)建產(chǎn)業(yè)體系新支柱。要推進互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能同實體經(jīng)濟深度融合”。

當(dāng)前,計算科學(xué)領(lǐng)域則正在從第三范式(傳統(tǒng)的計算模擬與數(shù)字仿真)走向第四范式(基于大數(shù)據(jù)相關(guān)性分析的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究),高度依賴于高性能計算與科學(xué)大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)之間的深度融合。近年來,人工智能的突破正是建立在超級計算機計算能力突飛猛進的發(fā)展和深度學(xué)習(xí)算法的成功結(jié)合。發(fā)展以超級計算機為支撐平臺的先進計算系統(tǒng),將進一步推動高性能計算、智能計算和大數(shù)據(jù)的深度融合與創(chuàng)新發(fā)展。

1.3 推動完善戰(zhàn)略性國家基礎(chǔ)信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)

信息和計算能力已經(jīng)被視作現(xiàn)代社會的重要戰(zhàn)略資源,以承載超級計算能力和海量信息的超算中心為代表的大型信息化基礎(chǔ)設(shè)施也日益呈現(xiàn)出其作為建設(shè)創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略性基礎(chǔ)設(shè)施的重要性。超算中心具有鮮明的公共性、動態(tài)性、自治性和開放性等基礎(chǔ)設(shè)施平臺的特征,因此超算中心是一個資源匯聚、技術(shù)創(chuàng)新和人員交流的支撐平臺,可以提升區(qū)域科研水平,增強企業(yè)的核心競爭力,進而推動地方經(jīng)濟建設(shè)。

1.4 廣泛服務(wù)于國家公共民生行業(yè),提升社會的可持續(xù)發(fā)展和幸福指數(shù)

科學(xué)研究、能源行業(yè)、氣候氣象、生物醫(yī)藥和工業(yè)制造等國家重要的公共民生行業(yè)都是超算行業(yè)傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。例如,隨著數(shù)值天氣預(yù)報技術(shù)的快速發(fā)展,大幅提高了預(yù)報的準(zhǔn)確率和時效性,對于農(nóng)業(yè)、水利、海洋開發(fā)、航空、交通和環(huán)境保護等各相關(guān)行業(yè)提供了重要的社會公共產(chǎn)品,極大地增加了整個社會的福利。

2 國際超算行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

自從上一個10年,國際超級計算能力達到P級計算(1 PFlops,千萬億次計算,每秒鐘可執(zhí)行1015次雙精度浮點計算)之后,各國已經(jīng)開始瞄準(zhǔn)下一個性能目標(biāo)——E級計算(1 EFlops,百億億次計算,每秒鐘可執(zhí)行1018次雙精度浮點計算)。

美國長期以來對超算產(chǎn)業(yè)的大力支持,使得美國在系統(tǒng)研制、計算應(yīng)用、超算服務(wù)及其人員結(jié)構(gòu)等方面保持了國際領(lǐng)先的地位。為最大化推動超算產(chǎn)業(yè)為經(jīng)濟競爭力和科學(xué)發(fā)現(xiàn)帶來的效益,2015年美國奧巴馬政府以“國家戰(zhàn)略計算推進計劃”(NSCI)總統(tǒng)行政命令的方式,完全由政府方面主導(dǎo),旨在規(guī)劃出一個長期的、多機構(gòu)參與的戰(zhàn)略遠景,制定聯(lián)邦政府投資戰(zhàn)略,并與工業(yè)界及學(xué)術(shù)界協(xié)同執(zhí)行。

歐盟也十分重視發(fā)展超級計算基礎(chǔ)設(shè)施,重點側(cè)重于軟件、應(yīng)用和算法的研究。為此,歐盟曾規(guī)劃了若干個發(fā)展計劃。例如,德國的E級創(chuàng)新中心(EIC)計劃;西班牙巴塞羅那超級計算中心啟動了E級“EU Mont-Blanc計劃”;法國BULL公司的“SEQUANA”計劃等。歐盟 2013年啟動“Horizon 2020”(地平線 2020)計劃,其中的探索基金項目“面向百億億次的高性能計算”將在 2014—2020年投入7億歐元開展研究。

日本文部省2014年6月宣布啟動E級計劃,名為“post-K”,用于國家高性能計算基礎(chǔ)設(shè)施(HPCI)。初步預(yù)計的投資額為13億美元,2021年完成研制。日本強調(diào)以社會問題為導(dǎo)向,發(fā)展科學(xué)計算對解決社會問題的貢獻,以及科學(xué)計算與研究領(lǐng)域融合實現(xiàn)新的科學(xué)發(fā)現(xiàn),將針對藥物發(fā)現(xiàn)與醫(yī)療保健、一般災(zāi)害預(yù)防、能源環(huán)境問題和社會經(jīng)濟預(yù)測等4個重點領(lǐng)域。

俄羅斯近幾年也加強了超級計算機的研發(fā),其聯(lián)邦原子能署于2011年9月批準(zhǔn)了《2012—2020年百億億次超級計算機為基礎(chǔ)的高性能計算技術(shù)構(gòu)想》,撥款450億盧布,計劃到2020年達到百億億次運算能力。

3 中國超算業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 中國超級計算機發(fā)展現(xiàn)狀

近10年來,在國家“863”等多個國家科技計劃的持續(xù)支持下,我國在超級計算領(lǐng)域取得了長足發(fā)展。從技術(shù)上看,以“天河”“神威”“曙光”等為代表的超級計算機的性能在 TOP500排行榜中長期處于世界領(lǐng)先位置,一共獲得過11次TOP500榜單的第1名,占全部次數(shù)的55%。

中國超級計算機制造廠商重要的里程碑式的事件有:2004年和2008年,曙光公司分別研制成功“曙光 4000”十萬億次計算機與“曙光 5000”百萬億次計算機分別進入TOP500排名前10位;2009年,國防科技大學(xué)研制成功“天河一號”千萬億次計算機,使我國成為繼美國之后世界上第2個研制成功千萬億次計算機的國家;2010年6月,曙光公司研制成功“星云”千萬億次計算機,性能列世界TOP500第2位;2010年11月,升級后的“天河-1A”系統(tǒng)創(chuàng)造了超級計算機全球排名第一的最好成績;2010年底,“神威·藍光”成為第1個全部采用國產(chǎn) CPU實現(xiàn)的千萬億次超級計算機;2013年6月開始,“天河二號”連續(xù)6次位居TOP500第1名;2016年底第1次由全國產(chǎn)CPU的“神威·太湖之光”取代第1的位置。

習(xí)近平總書記在2018年5月28日的兩院院士大會上指出,“我們著力推進面向國家重大需求的戰(zhàn)略高技術(shù)研究,超級計算機連續(xù)10次蟬聯(lián)世界之冠,采用國產(chǎn)芯片的‘神威·太湖之光’獲得高性能計算應(yīng)用最高獎‘戈登·貝爾’獎”。

可喜的是,中國超算產(chǎn)業(yè)不但進入技術(shù)領(lǐng)先的前列,而且在市場占有率上也在一步一個腳印地扎實提高。TOP500榜單上,來自中國超算的制造廠商已經(jīng)從4年前的7.4%的份額,逐漸增長為接近50%,在市場份額上也逐漸和美國并駕齊驅(qū)。在國內(nèi)市場,“曙光”系列高性能計算機已經(jīng)連續(xù)9年在中國TOP100排行榜中占據(jù)最大市場份額,國產(chǎn)平臺的市場份額在2013年也首次超越了國外平臺;2018年國產(chǎn)平臺更是占據(jù)了全部榜單,最低性能全部超過1 PLOPS的計算能力。

曙光公司的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗表明,中國超算產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的關(guān)鍵在于:核心技術(shù)向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過程中,一定要以市場為導(dǎo)向,以企業(yè)為主體,產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合。中國超算產(chǎn)業(yè)需要把已經(jīng)突破的關(guān)鍵技術(shù)下移到中、小規(guī)模系統(tǒng),這不但可以擴大中國超算市場的參與度和衍生產(chǎn)品的收益,而且能夠輻射到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,從而形成高性能-價格比、具備很強市場競爭力的通用批量產(chǎn)品。國家科研項目如何與企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)相協(xié)調(diào)、相統(tǒng)一,將是決定我國超級計算技術(shù)今后發(fā)展方向的一個重要因素。

3.2 現(xiàn)階段國內(nèi)超算行業(yè)應(yīng)用水平

超級計算能力只有實際應(yīng)用于國家安全與發(fā)展的重大行業(yè),切實推動科技創(chuàng)新,提升工程設(shè)計和科學(xué)認(rèn)識水平,才能實現(xiàn)其核心的價值。中國超算已經(jīng)走過了以政府主導(dǎo)的機器研制帶動應(yīng)用發(fā)展的階段,正在進入以應(yīng)用需求引領(lǐng)系統(tǒng)研制的理性階段。

在國家“863”計劃相關(guān)重大項目的支持下,我國先后重點支持了物理化學(xué)、天文、氣候氣象、生物醫(yī)藥、新能源、流體仿真、大飛機、石油勘探地震成像等領(lǐng)域的超級計算應(yīng)用,推動并研制出一批自主知識產(chǎn)權(quán)的重大行業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng),應(yīng)用上也形成了若干千萬級以上的處理器核進行并行計算模擬的應(yīng)用實例,取得了一批重要成果,已經(jīng)初步示范了能力型應(yīng)用。

國家超級計算服務(wù)環(huán)境是在國家重大科研專項持續(xù)性支持下,聚合了國內(nèi)優(yōu)秀的高性能計算資源和豐富的應(yīng)用軟件資源,通過資源共享面向全國眾多領(lǐng)域的用戶提供了高性能計算與數(shù)據(jù)處理服務(wù),支持了千余項國家各類科技計算和重要工程項目研究工作,初步形成了基礎(chǔ)設(shè)施形態(tài),已經(jīng)成為我國經(jīng)濟、社會發(fā)展中不可或缺的組成部分。中國國家網(wǎng)格目前已經(jīng)接入6個國家超級計算中心:無錫中心、天津中心、濟南中心、深圳中心、長沙中心和廣州中心。除此之外,各行業(yè)、各高校也趨向于統(tǒng)一建設(shè)高水平的超算中心,面向用戶提供集約化的超算服務(wù)。而且還有獨立運行的上海超級計算中心等一系列商業(yè)化超算服務(wù)建立起來。

我國在建設(shè)可持續(xù)發(fā)展社會,積極應(yīng)對資源短缺、城市化進程等過程中出現(xiàn)了許多新情況和新挑戰(zhàn),國內(nèi)超算行業(yè)也在積極探索新型的超算類型以應(yīng)對這些挑戰(zhàn),如數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)、信息服務(wù)等應(yīng)用類別占據(jù)了近年來 TOP100排行榜接近 50%的份額。曙光公司面向產(chǎn)業(yè)和用戶的需求,在智慧城市應(yīng)用服務(wù)工作中積極應(yīng)用和推廣自己掌握的超級計算技術(shù),為信息安全、公共安全、城市管理探索了一條新的道路,這也充分證明了超算產(chǎn)業(yè)能夠發(fā)揮科技進步對經(jīng)濟社會發(fā)展的支撐作用。

4 我國超算行業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)

當(dāng)前中國正在面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、建設(shè)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的全面小康社會的關(guān)鍵階段,作科技創(chuàng)新核心競爭力之一的超算行業(yè)正面臨著一個全面發(fā)展的戰(zhàn)略機遇。

《中國科學(xué)院“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確提出,“重點圍繞基礎(chǔ)前沿交叉、先進材料、能源、生命與健康、海洋、資源生態(tài)環(huán)境、信息、光電空間等8個重大創(chuàng)新領(lǐng)域和有關(guān)重點方向,及國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)與計算平臺等兩類公共支撐平臺,進行我院未來科技布局”。

在行業(yè)重大機遇的面前,中國超算行業(yè)也同樣面臨著重大挑戰(zhàn),“機會總是留給有準(zhǔn)備的人”。

4.1 核心技術(shù)一定程度上還依賴國外

中國超算制造水平已經(jīng)進入世界領(lǐng)先地位,但受限于信息產(chǎn)業(yè)的整體水平,使得中國超算產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)突破的面不夠?qū)挘灾骷夹g(shù)發(fā)展還較為緩慢。中國商用超算系統(tǒng)絕大部分采用國外廠商的芯片、系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等,自主技術(shù)的超級計算機相對較少。

習(xí)近平總書記在2018年4月20日的全國網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作會議上指出,“核心技術(shù)是國之重器。要下定決心、保持恒心、找準(zhǔn)重心,加速推動信息領(lǐng)域核心技術(shù)突破”。國產(chǎn)芯片是中國信息技術(shù)(IT)產(chǎn)業(yè)的基石,是超級計算的核心技術(shù)?;环€(wěn),產(chǎn)業(yè)發(fā)展再絢爛都有隨時傾覆可能。

與國外廠商的產(chǎn)品相比,國內(nèi)企業(yè)、科研機構(gòu)研制的核心技術(shù)往往在若干單點技術(shù)進行突破,距離形成系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化生態(tài)環(huán)境差距巨大。例如,處理器的制造工藝落后1—2代,處理器的主頻和單核性能較低;國產(chǎn)處理器的軟硬件生態(tài)環(huán)境尚未完全建立,應(yīng)用適配程度較低等。

4.2 超算應(yīng)用軟件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、高水平應(yīng)用人才培養(yǎng)和隊伍建設(shè)亟待加強

由于我國超算行業(yè)剛剛進入快速發(fā)展的階段,超算應(yīng)用的生態(tài)環(huán)境尚未建立起來,高水平超算應(yīng)用和人才隊伍積累明顯不足,主要體現(xiàn)在超算軟件應(yīng)用領(lǐng)域較窄,自主研發(fā)的并行應(yīng)用軟件不夠豐富,各層次超算人才的培養(yǎng)有待加強。

中國超算行業(yè)中,很多重要應(yīng)用還需要采購國外昂貴的商業(yè)軟件。一些國家重大行業(yè)應(yīng)用單位通過經(jīng)驗累積和摸索,研發(fā)了部分應(yīng)用軟件系統(tǒng),但多數(shù)停留于自研自用;由于缺少相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化工作,比如行業(yè)內(nèi)認(rèn)可的第三方驗證和確認(rèn),商業(yè)推廣應(yīng)用能力不足,較難被行業(yè)更多用戶認(rèn)可。在傳統(tǒng)超算應(yīng)用行業(yè)之外,從業(yè)人員的思路限制及過高的入門門檻,使得規(guī)?;⑿袘?yīng)用并不廣泛,往往以跟隨國外成熟軟件的應(yīng)用為主,缺乏應(yīng)用創(chuàng)新性的動力。

現(xiàn)有的國家項目的組織機制和管理方法以中短期的項目資助模式為主,強調(diào)單點應(yīng)用或技術(shù)的突破,而缺乏全局生態(tài)環(huán)境的頂層設(shè)計和產(chǎn)業(yè)化持續(xù)造血能力,從而導(dǎo)致項目結(jié)束之后,面臨超算應(yīng)用的后續(xù)迭代投入和產(chǎn)業(yè)化推廣的困境。項目管理的方式也不能很好地適應(yīng)超算軟件的應(yīng)用需求牽引、多學(xué)科交叉和協(xié)同創(chuàng)新的現(xiàn)實情況,因此急需新的組織管理和體制機制的創(chuàng)新。

4.3 超算基礎(chǔ)設(shè)施的投入產(chǎn)出比需提升,進一步發(fā)揮對經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)的作用

近10年以來,在國家科技計劃的大力支持下,國內(nèi)超算環(huán)境的建設(shè)堅持公共性服務(wù)平臺的屬性取得了階段性的豐碩成果,減少了由地方、行業(yè)或者企業(yè)自建超算中心而造成的資源重復(fù)投入的弊端。但公共性的超算中心往往在應(yīng)用軟件的開發(fā)能力和商業(yè)化運營上略有不足,運維費用和基礎(chǔ)設(shè)施的升級依賴于外部政策性投入,因此往往給社會民眾造成偏基礎(chǔ)設(shè)施運維、投入大產(chǎn)出少的印象。

未來,國內(nèi)超算中心要尋求可持續(xù)性發(fā)展,可在服務(wù)于國家、地方重大應(yīng)用需求外,與用戶合作加強基礎(chǔ)應(yīng)用軟件的開發(fā)能力,并且跨出地方性服務(wù)范疇,將相關(guān)應(yīng)用的開發(fā)經(jīng)驗、成果與行業(yè)、產(chǎn)業(yè)界橫向輻射和聯(lián)結(jié),充分發(fā)揮超算中心對彌補產(chǎn)業(yè)軟性短板、支撐產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要作用。

5 我國超算行業(yè)的破冰之道

超算行業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)需要長期投入和積累,它不是單一領(lǐng)域技術(shù)爆發(fā),而是需要全方位科技進步為依托。我國應(yīng)該抓住未來E級計算的契機,在戰(zhàn)略層面上做好頂層規(guī)劃,建立中國超算完整的生態(tài)環(huán)境。

5.1 超算行業(yè)發(fā)展需要國家戰(zhàn)略統(tǒng)攬,構(gòu)建完整的生態(tài)環(huán)境

超算產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)復(fù)雜、研制周期長、投資巨大、參與部門多、輻射面廣,無論是單一依靠政府項目投資引導(dǎo),還是完全交給市場的產(chǎn)業(yè)性行為都是不現(xiàn)實的。超算行業(yè)必須在國家層面予以戰(zhàn)略統(tǒng)籌,建立超算行業(yè)的組織機制和體制的創(chuàng)新,由政府主導(dǎo)制定出科學(xué)分析的、長期投資的、多部門合作的中長期遠景規(guī)劃,扎實推進百億億次及以上量級的超級計算研究、開發(fā)與部署應(yīng)用。

我國超算行業(yè)不應(yīng)該僅滿足于維持超算系統(tǒng)的建造技術(shù)領(lǐng)先地位,還應(yīng)努力構(gòu)建一個涵蓋系統(tǒng)硬件(尤其是高端芯片和其他核心器件)、系統(tǒng)軟件、開發(fā)工具、應(yīng)用軟件甚至包括人才隊伍的超算生態(tài)環(huán)境。同時,中國超算產(chǎn)業(yè)需要借鑒全球的先進技術(shù)和先進經(jīng)驗,既要堅持擁有獨立自主的技術(shù)儲備,也要主動和國際主流技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進行接軌,以最大化善用前人豐富的技術(shù)積累。為了加快中國超算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程,對于嚴(yán)重缺失的技術(shù)短板也應(yīng)該采用“引進—消化—吸收—創(chuàng)新”的方式。這樣才能保證在最短時間內(nèi)彌齊產(chǎn)業(yè)鏈,從而確保中國超算行業(yè)中硬件和軟件能夠平衡地長效可持續(xù)發(fā)展,切實起到引領(lǐng)科技進步和帶動社會經(jīng)濟發(fā)展的核心作用。

5.2 以應(yīng)用需求為主線,以超算產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo),加強超算產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的建設(shè)

我國科技人員發(fā)揮自主創(chuàng)新的精神,不盲目跟隨國外技術(shù),而是立足中國的戰(zhàn)略需求,敢為天下先,這是我國超算技術(shù)取得跨越式發(fā)展的一個重要原因。當(dāng)前,我國正在推進國家創(chuàng)新體系建設(shè),積極探索,大膽嘗試,堅持腳踏實地與志存高遠相結(jié)合,既著眼當(dāng)前、解決經(jīng)濟發(fā)展中的瓶頸制約,又放眼未來、超前部署搶占未來制高點的重點領(lǐng)域,這對我國超級計算技術(shù)今后的進一步發(fā)展是尤為關(guān)鍵的。

中國超算企業(yè)應(yīng)該充分發(fā)揮深刻理解市場需求的優(yōu)勢,結(jié)合產(chǎn)業(yè)和用戶迫切需求進行技術(shù)研發(fā)布局,堅持自主創(chuàng)新,發(fā)展與應(yīng)用安全可控的核心技術(shù);對自身的高端技術(shù)進行技術(shù)下移,堅持設(shè)計與開發(fā)一流品質(zhì)的產(chǎn)品,肩負(fù)起超算產(chǎn)業(yè)市場推廣和產(chǎn)業(yè)輻射的重任。

企業(yè)借助自身市場優(yōu)勢進行廣泛地科研創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化合作,支持用戶將高端技術(shù)“走出去,用起來”。在中國科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下,曙光公司牽頭成立了“中科院先進計算技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化聯(lián)盟”并擔(dān)任理事長單位,在中國科學(xué)院創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈“兩鏈嫁接”中走在行動的前列。

2018年,在國家發(fā)改委的指導(dǎo)下,曙光公司又聯(lián)合多家上下游企業(yè)、科研院所、知名高校牽頭成立了“國家先進計算產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心”,建立了以企業(yè)為主體、資本為紐帶、國家重大需求為牽引、技術(shù)與資本深度融合、平臺與成果開放共享的高效運行機制,在多方協(xié)同建設(shè)“產(chǎn)學(xué)研用”生態(tài)、體制機制創(chuàng)新方面做了有益的探索。

5.3 關(guān)注超算產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,加強超算應(yīng)用輻射能力的建設(shè)

在超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好的趨勢下,我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識到,如何利用好已有的歷史積累促進中國超算產(chǎn)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展還任重而道遠。

在新的超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史時期,我們應(yīng)該鼓勵超算中心根據(jù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)和合作單位的優(yōu)勢領(lǐng)域,把現(xiàn)有的超算中心建設(shè)成為各具特色的、聚焦于不同學(xué)科領(lǐng)域的合作交流平臺、人才培養(yǎng)平臺和應(yīng)用開發(fā)平臺,緊跟技術(shù)發(fā)展趨勢,縮短創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化鏈條,形成科技創(chuàng)新帶動的產(chǎn)業(yè)化集群中心,更多地服務(wù)于區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級,帶動區(qū)域經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級和社會民生服務(wù)。

超算產(chǎn)業(yè)必須以人為本,建立以前沿交叉技術(shù)為核心的人才隊伍,現(xiàn)階段來看,我國超算產(chǎn)業(yè)的人才隊伍明顯不足。國家應(yīng)該鼓勵高校和企業(yè)合作,需要積極拓展多種形式的學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界人才培養(yǎng)的模式,加強國內(nèi)外人才交流合作,推進中國超算產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用技術(shù)和科技創(chuàng)新的輻射能力。

6 中國超算業(yè)的發(fā)展趨勢展望

目前,各國普遍預(yù)計到 2020—2021年,E級超級計算機將登上歷史舞臺,因此E級超級計算機是當(dāng)前世界各國競相角逐的戰(zhàn)略制高點。從P級計算到E級計算不簡單地是一個性能指標(biāo)上的提升,E級計算在能耗、性能、可擴展性、可靠性、生態(tài)環(huán)境、應(yīng)用編程、應(yīng)用效率與適應(yīng)性、多領(lǐng)域應(yīng)用融合等諸多方面面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。我國的“神威”“天河”和“曙光”已經(jīng)研制成功了3臺E級原型機,驗證了部分 E級超算的核心技術(shù)路線,達到了世界超算技術(shù)前列。

在中國科學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下,曙光公司已經(jīng)研制成功與現(xiàn)有主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)環(huán)境完全兼容的、性能全球領(lǐng)先的超級計算機,尤其采用了全新的相變液冷技術(shù),基本達到現(xiàn)有硅基芯片制冷的極限散熱能力。在中國科學(xué)院相關(guān)單位的支持下,初步建立了完整的生態(tài)環(huán)境,有希望探索出一條新的超算產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑。

在后 E級時代,半導(dǎo)體工藝已逐步逼近其物理極限,傳統(tǒng)馮·諾依曼架構(gòu)的瓶頸日益凸顯。超導(dǎo)計算機、量子計算機、類腦計算機、生物計算機、光計算機等新型計算機系統(tǒng)已經(jīng)開始研發(fā)。不過在短期內(nèi),基于硅基半導(dǎo)體工藝的傳統(tǒng)超級計算技術(shù)仍然是主流,但長期來看,這些新技術(shù)具有很好的發(fā)展前景。

超級計算機的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是科學(xué)研究,如氣象預(yù)測、石油勘探、CAE仿真、新材料研究、新藥發(fā)現(xiàn)、基因測序等。但時至今日,超算應(yīng)用領(lǐng)域早已擴展至互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域,超級計算技術(shù)也滲透到了人們?nèi)粘I畹姆椒矫婷?。目前,超級計算機支撐著我們幾乎所有的大型信息基礎(chǔ)設(shè)施;未來,其也將成為城市的智慧大腦,匯聚海量數(shù)據(jù),優(yōu)化城市管理和服務(wù),改善市民生活質(zhì)量,為我們創(chuàng)造更加美好的生活。?

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