“银河-I”亿次巨型计算机通过国家鉴定:中国超算从“零”开始走向世界之巅
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“银河-I”亿次巨型计算机通过国家鉴定:中国超算从“零”开始走向世界之巅

2021年05月06日 16:55:22
来源:新湖南

原标题:“银河-I”亿次巨型计算机通过国家鉴定:中国超算从“零”开始走向世界之巅

【铭记】

我国第一台命名为“银河-I”亿次巨型计算机通过国家鉴定,标志着中国成为继美国、日本之后,第三个能独立设计和制造巨型机的国家。2009年,中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”诞生,并于次年荣登世界超级计算机500强排行榜榜首,此后“天河二号”多次在世界超算500强夺冠,标志着中国自主研制超级计算机综合技术水平进入世界领先行列。

【追寻】

4月暖春,位于山水洲城长沙的国家超级计算长沙中心,由国防科技大学研发的“天河”系列超级计算机运算正酣。

2000万亿次每秒的峰值计算能力,相当于5万台个人计算机同时计算,为科学研究、信息服务、装备制造等领域发展提供强大支撑,产生了重要的应用效益。

“超级计算机是一个国家科技水平和战略能力的重要标志。”回首中国超算之路,年逾6旬的国防科大计算机学院计算机研究所研究员胡庆丰感慨万千。

上世纪70年代,高性能计算成为推动科技创新和经济社会发展的战略高技术。然而,由于没有自己的巨型计算机,中国在经济社会发展当中常常受制于人。勘探出来的矿藏、石油数据资料,得送到国外去处理,不但花费昂贵,而且数据首先要被外国专家掌握。

“中国要搞四个现代化,不能没有巨型机!”1978年,在中央召开的一次重要会议上,邓小平同志的话掷地有声。就是在这次会议上,我国决定自主研制巨型机,以解决现代化建设中的大型科学计算问题。邓小平同志郑重地将这一重任交给了国防科大。

当时,国防科大虽是国内最早研制计算机的单位,但此前研制的“151”计算机,运算速度只有每秒100万次,如今要研制每秒运算1亿次的机器,意味着运算速度要提高100倍,技术难度可想而知。

“为中华民族争光!”面对前所未有的困难,以慈云桂教授为代表的科研人员们憋足了一股劲:豁出命也要搞出巨型机来,不让外国人卡我们的脖子。

(中国巨型计算机之父——慈云桂。资料图片)

(中国巨型计算机之父——慈云桂。资料图片)

随着研制工作的展开,各种复杂技术问题也随之冒了出来。走什么样的技术路线?采取什么样的体系结构?如何实现每秒一亿次的运算速度……问题像一个个“拦路虎”。

胡庆丰回忆,为了赶进度,大家吃在工厂,睡在机房,晚上至少工作到12点。当时,加班费一个晚上两毛钱,却没一个人愿意领。大家心里想的是省下每一分钱,尽快造出中国的巨型机。

经过5年没日没夜的顽强拼搏,科研人员闯过了一个个理论、技术和工艺难关,提前1年完成了研制任务,且经费只用了原计划的五分之一。

1983年12月6日,我国首台每秒运算1亿次的巨型计算机顺利通过了国家技术鉴定,标志着中国在巨型机研制领域实现了“零”的突破,成为当时继美、日之后,能独立设计和制造巨型机的国家。

此后,他们又依靠自主创新,相继研制出“银河-Ⅱ”“银河-III”等一系列巨型机,一步步将我国高性能计算机研制技术推向国际前沿。

进入新世纪后,我国各项事业进入高速发展时期,对高性能计算机的运算速度和容量都有了更迫切的需求。

国防科大再次受命担负重任,吹响了攀登世界科技高峰的冲锋号。

摆在科研团队面前的一大技术难题是提高GPU(图形处理器)的计算效率。当时,国际上公认的计算效率最高只有20%。“天河”超级计算机副总设计师杨灿群和课题组成员经过长达4个月的攻关,在经过了8万多次实验与性能优化后,终于找到突破口,使GPU的计算效率达到了70%,创造了一个世界奇迹。

随着一系列关键技术的突破与工程实现,2009年10月29日,我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”研制成功,实现了我国自主研制超级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越,成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机系统的国家。

面对超算领域的激烈竞争,国防科大的科研人员并没有陶醉在成功的喜悦之中,而是迅速组织开展技术升级与综合优化。2010年11月17日,“天河一号A”超级计算机,以峰值速度4700万亿次、持续2566万亿次浮点运算每秒的优异性能,荣登第36届世界超级计算机500强排行榜榜首。

中国人首次将五星红旗插上了超级计算的世界之巅,标志着中国自主研制超级计算机综合技术水平进入世界领先行列。

2013年6月17日,国防科大研制的“天河二号”又以每秒5.49亿亿次的峰值计算速度和每秒3.39亿亿次实测计算速度,再次登上全球超算500强榜首。此后,“天河二号”连续6次位居世界超算榜首。

【感言】

“从‘银河’巨型机‘零’的突破到‘天河’跃上世界之巅,一代代“银河”人在创新实践中培育形成的“胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏”的“银河”精神,也成为我国科研工作者不断攀登世界科技高峰的精神力量,激励着广大科研工作者勇于自主创新,不断强化前沿技术研究,为推动我国科技进步、建设创新型国家作出更大贡献。

【链接】

慈云桂:中国巨型计算机之父

慈云桂是我国第一台亿次巨型计算机的总设计师,他主持研制了我国第一台电子管计算机、第一台晶体管计算机,奠定了我国计算机事业的基石,被称为“中国巨型计算机之父”。

1957年5月,慈云桂随军事院校参观团访问苏联,第一次接触电子计算机,被深深地吸引了。1958年4月,军事工程学院海军工程系成立“901”型电子数字计算机研制小组。这支年轻的科研队伍平均年龄只有25岁,直接领导这项任务的系副主任慈云桂只有40岁。他们没有实验室,没有科研设备,没有原材料……研制出了中国第一台电子管专用数字计算机。

1961年9月,慈云桂随中国计算机代表团出访英国,他惊讶地发现,英国的计算机已全面晶体管化。他敏锐地预感到,这将是计算机技术发展的主流方向。他立即写信回国,建议停止电子管计算机的研制。回国后,慈云桂拿着自己的设计方案立即向时任国防科委主任聂荣臻作了专题汇报,聂帅当即指示:尽快用国产晶体管研制出通用计算机。经过3年的克难攻坚,终于在1964年末,他们用国产半导体元器件研制成功我国第一台晶体管通用电子计算机441B-I型计算机。

早在20世纪70年代初期,巨型计算机在国外初露其重要价值与锋芒之时,就吸引了慈云桂的注意力。1972年夏天,他应邀参加国防科委专门讨论研制亿次巨型机的会议,并受托起草向中央申请尽快开展亿次机研制的报告。从此,他开始了研制每秒上亿次的巨型计算机的技术准备。

1978年5月,以长沙工学院(一个月后改建为国防科技大学)计算机研究所为主,有全国20多个单位参与协作的进军亿次巨型机的大会战正式拉开了帷幕,担任亿次机工程技术总指挥和总设计师的慈云桂在总体方案论证会上当众发出誓言:“现在我刚好60岁,就是豁出这条老命,也一定要把中国的巨型机搞出来。”自此,他带领科研人员日夜兼程,开始了中国计算机史上的一次最为壮观的战役,也翻开了他人生中最为绚丽的一章。