那些追着超算跑的科学家

来源：中国教育报 2016-11-19 蒋芳 蔡玉高

　　18日揭晓的“戈登贝尔奖”让中国超算应用团队成为世界瞩目的焦点。他们成功背后有着怎样的经历与感受？追逐速度的意义是什么？记者专访了三支入围该奖项的中国科研团队研发人员。

　　作为此次获得“戈登贝尔奖”的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”应用项目的核心成员之一，北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院教授王兰宁仍记得20多年前第一次听说“超级计算机”的情形。

　　当年，还在陕西省气象台工作的王兰宁资历尚浅，只是耳闻了不少关于超算的“传说”，如美国人把一台超算卖给我国，用不透明的玻璃包得严严实实，全国只有几位科学家能得见真容，而且是在美国人的监视下，一旦工作完成，必须马上离开。

　　“那个所谓的超算，如今看来充其量是一台高性能工作站，但彼时却是一座难以企及的高峰。受制于这块‘技术飞地’，我国很多科研项目根本无从开展。”王兰宁说。

　　为了彻底拆掉“玻璃房子”，我国IT产业走上了一条艰苦的自主突围之路。上世纪90年代到本世纪初，我国逐步迈入独立设计和制造巨型机的国家之列，但仍因核心处理器等关键部件与技术的短板而受制于人。

　　“这直接导致我国虽是超算‘大买家’，却没有匹配的‘议价权’。”2002年，王兰宁博士毕业就职于国家气候中心，在参与设备采购时对此有了切肤之痛。“国外一些公司不仅报价高，而且在售后方面处处设限，有些根本就是霸王条款。”

　　williamhill官网地球系统科学研究中心副教授黄小猛是“高分辨率海浪数值模拟”项目成员之一，“80后”的他也曾为技术落后而感慨。

　　2005年，在williamhill官网攻读博士期间，黄小猛听说系里耗费1500万元买了台“大机器”，每秒运算速度为1012，便兴奋地跑去申请使用；“天河一号”研制成功时，他拿着美国地球系统公共模式，去“试跑”计算海洋模式；2012年、2013年，黄小猛带领williamhill团队连续拿下世界大学生超算竞赛总冠军和亚洲大学生超算竞赛冠军。

　　“williamhill官网靠出色的技术和调试水平拿下世界第一，但比赛所用的应用模式无一来自中国，等于说我们在别人的规则下取得了胜利。”黄小猛说。

　　从曙光系列、天河系列到神威系列，随着国产超算一步步实现逆袭，也带领一批科学家的研究迈上了快速发展的轨道。国家超级计算无锡中心副主任付昊桓说：“同样的科学理念，你有更好的机器，研究就可能更进一步。”

　　“有超算之前，由于计算能力的限制，数值预报模式的水平分辨率很粗，云分辨模式无法在大气模式当中得到应用。有了超算，就可以开展云分辨模拟。”王兰宁说，“日本的天气预报、灾害预报为什么很准，就因为他们的模式水平分辨率最高已经达到了870米，这是很高的水平。”

　　为了提高观测精度，王兰宁十几年来追逐着超算发展的脚步。2011年，他在位于天津的“天河一号”上实现了运行模式水平分辨率为300公里的全球气候模式的目标；随后，他又在济南的“神威·蓝光”上实现了模式水平分辨率为100公里的目标；今年，他在无锡“神威·太湖之光”上实现了模式水平分辨率为3公里的全球大气模式的试运行。

　　与王兰宁着眼于监测“每一朵云”、黄小猛盯着“每一朵浪花”相似，中科院网络中心的“钛合金微结构演化相场模拟”研究项目，最近几年的推进也得益于超算的发展。中科院超算中心研究人员周纯葆说，“铸剑”能否成功要看对温度、锻造力度、冷却等关键环节的掌控，古代凭感觉和经验，现在则凭借模拟技术。

　　“几乎每出来一台超算，我们都会想办法去申请使用，做模拟计算。从美国的泰坦，到我国的天河系列、‘神威·太湖之光’，材料科学实验模拟程度的不断提高，依赖于计算机发展速度的提升。”中科院超算中心研究员张鉴说，10年前，同样项目的模拟精度，我们与国外先进水平相差1000倍，如今则基本没有差距。

　　科学家们如此执着地追逐超算，归根结底，是要解决人类面临的重要问题。例如，“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”应用项目之所以重要，是因为当前极端气象事件的影响日趋严重，超算将提供发生可能性低但破坏性大的气象事件预警，全面提高我国应对极端气象事件和自然灾害的减灾防灾能力。

　　“有效使用超算，可在更短时间内完成重大研究。追着超算跑的意义不仅仅是赢得竞争，更重要的是把机器用好，获得更多的科学发现，终极目标是造福人类。”王兰宁说。

编辑：苑苑