鑲嵌著“國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心——天河”字樣的弧形大樓，坐落于天津塘沽海濱。在炎炎烈日下，紅墻襯托的白色字體，透射出中國(guó)現(xiàn)代科技發(fā)展的硬實(shí)力。6月13日，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者走進(jìn)了大樓，只見(jiàn)迎面墻壁上書(shū)寫(xiě)著幾代國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的題詞，暗示其重任在肩。大樓第二層機(jī)房保持在適當(dāng)?shù)牡蜏刂校鍥鲆巳�。一排排整齊的黑色機(jī)柜閃爍著綠色星光，“天河1號(hào)”正滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。
事實(shí)上，相比許多設(shè)立在其他省市的國(guó)家級(jí)超級(jí)計(jì)算中心，處于飽和運(yùn)行狀態(tài)的“天河1號(hào)”是幸運(yùn)的，因?yàn)楦嗟某阒行恼诿媾R著無(wú)相應(yīng)配套軟件，難以充分發(fā)揮作用的尷尬。
絕無(wú)僅有的案例
2009年，“天河1號(hào)”作為國(guó)家“十一五”科技發(fā)展重大項(xiàng)目、由國(guó)防科技大學(xué)和天津市共同承擔(dān)建成。建設(shè)中，科技人員采用CPU（芯片）+GPU（加速部件）融合方式提高運(yùn)算速度。在2010年世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)競(jìng)賽中，“天河1號(hào)”顯示出強(qiáng)勁的運(yùn)算能力，一舉摘得了世界第一的桂冠。
與全世界所有超級(jí)計(jì)算中心不同的是，在取得世界第一的成果后，國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)天津中心）作為中國(guó)軍民科技融合的范例，經(jīng)過(guò)幾年努力，在應(yīng)用中又成為自負(fù)盈虧的國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心。
“計(jì)算機(jī)五六年更新一代，如不充分挖掘應(yīng)用潛力，數(shù)億元的投資在奪得世界第一后不能窮盡其用，顯然很不劃算。”天津中心應(yīng)用部部長(zhǎng)孟祥飛解釋?zhuān)@也促使他們?cè)跐M(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行情況下繼續(xù)深挖市場(chǎng)潛力，不斷舉辦系列培訓(xùn)活動(dòng)，培育新客戶(hù)。
天津中心主任劉光明介紹：“天津中心每年維護(hù)運(yùn)行約需要3000萬(wàn)元人民幣。其中一半用于支付電費(fèi)，能維持正常運(yùn)行是件十分幸運(yùn)的事情。”
目前，天津中心主要服務(wù)于承擔(dān)國(guó)家重大研究任務(wù)的科研機(jī)構(gòu)和政府部門(mén)管理。先后與中科院大氣所、中石油油氣勘探院、華大基因等成立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展大氣模擬、地質(zhì)成礦模型、藥物設(shè)計(jì)等研究，也成為天津?yàn)I海新區(qū)政府的云服務(wù)系統(tǒng)。
但是，“相比國(guó)外，國(guó)內(nèi)仍有許多行業(yè)并不了解超級(jí)計(jì)算機(jī)的用途。”孟祥飛也承認(rèn)，天津中心的成功運(yùn)行模式，正是因?yàn)槠湎嚓P(guān)合作方的軟件研發(fā)很成熟，能夠讓“超算”發(fā)揮作用。
發(fā)展受制于軟件
繼天津后，為推動(dòng)超級(jí)計(jì)算的發(fā)展，我國(guó)先后在深圳、長(zhǎng)沙、濟(jì)南、廣州和無(wú)錫等地發(fā)展和籌建國(guó)家命名的超級(jí)計(jì)算中心。此外，我國(guó)還有兩家老牌超算中心，即上海超級(jí)計(jì)算中心和中科院超級(jí)計(jì)算中心。這些超級(jí)計(jì)算中心的建成，使中國(guó)計(jì)算能力從百億、千億迅速提升到億億級(jí)。
6月10日，中科院計(jì)算所研究員張?jiān)迫诰湃龑W(xué)社中央科技委首次科技沙龍上透露，我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能近年來(lái)已經(jīng)3次奪取世界第一，但在實(shí)際應(yīng)用中卻難以發(fā)揮出其最高效率，距離為國(guó)家科技創(chuàng)新、推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出具有實(shí)際意義的工作尚有一定距離。
一個(gè)事實(shí)是，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)得知，某超級(jí)計(jì)算中心目前只能發(fā)揮約70%的運(yùn)算功能。
張?jiān)迫治�，�?guó)家超級(jí)計(jì)算中心難以充分發(fā)揮作用的重要原因在于，中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展在硬件方面得到了政府的有力支持，因而發(fā)展迅速。而由于重視和投入不夠，與其相應(yīng)的軟件出現(xiàn)了“好馬”無(wú)“好鞍”現(xiàn)象。中國(guó)超級(jí)計(jì)算雖運(yùn)算能力成功登頂，但駕馭水平?jīng)]能跟上。
“應(yīng)用軟件的研發(fā)對(duì)超級(jí)計(jì)算的發(fā)展具有舉足輕重的地位，其生命周期可持續(xù)幾十年，而硬件只能維持5年左右。”一位業(yè)內(nèi)人士指出，不同應(yīng)用軟件解決不同的應(yīng)用問(wèn)題，是超級(jí)計(jì)算能力的具體體現(xiàn)。影響中國(guó)超級(jí)計(jì)算能力發(fā)揮的關(guān)鍵在于應(yīng)用軟件的缺乏。
滿(mǎn)足應(yīng)用為最佳
一位不愿具名的計(jì)算機(jī)工程研究員告訴記者，中國(guó)各地國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心，在應(yīng)用中充分發(fā)揮出能效的是天津超算中心、上海超算中心和中科院超算中心，基本處于飽和運(yùn)行狀態(tài)，與應(yīng)用需求結(jié)合緊密。
這位計(jì)算機(jī)工程研究員認(rèn)為，能滿(mǎn)足應(yīng)用的計(jì)算機(jī)即是最佳計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)速度越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，軟件研發(fā)難度也隨之提高。美國(guó)在計(jì)算機(jī)發(fā)展戰(zhàn)略中，軟件研究投資金額達(dá)到總投資的60％以上。因?yàn)檐浖芯渴紫刃枰M(jìn)行方程研究，弄清邊界條件，隨后把方程變成離散模式，最后再編寫(xiě)成軟件。一個(gè)生產(chǎn)型軟件，需要幾十位研究人員同步開(kāi)展工作，代價(jià)很高。這類(lèi)研究，在國(guó)內(nèi)鮮有科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行，因投入高、短期難見(jiàn)效益。
美國(guó)田納西大學(xué)諾克斯維爾分校教授Jack Dongarra早在2004年就提醒計(jì)算機(jī)研發(fā)人員：“高端計(jì)算機(jī)的真正危機(jī)在于軟件，軟件成本已成為現(xiàn)代技術(shù)中最主要的經(jīng)濟(jì)開(kāi)支。”
劉光明認(rèn)為，中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展不妨借鑒美國(guó)經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)在部署國(guó)家橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室超級(jí)計(jì)算發(fā)展時(shí)，同步部署了相關(guān)應(yīng)用軟件的研發(fā)，很值得學(xué)習(xí)。
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