很難說世界上還有比這更快的,。在眨眼的一秒鐘,，它已經(jīng)完成數(shù)千萬億次計(jì)算。這是超級計(jì)算機(jī)的世界,，速度永遠(yuǎn)在刷新。

如果說,，超級計(jì)算機(jī)是“計(jì)算機(jī)界的珠穆朗瑪”,，那么，位于國家超級計(jì)算機(jī)天津中心的“天河一號”,，是中國人在世界之巔插上的第一面紅旗,。

2010年，“天河一號”以持續(xù)速度每秒2570萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算,、峰值速度4700萬億次的速度雄冠全球,，并以這樣的速度，持續(xù)運(yùn)行到今天,。

今天,，它的速度雖被后來者不斷超越，而這位昔日的冠軍卻“越來越忙”了,。它每天要接1400多個任務(wù),，滿負(fù)荷運(yùn)行；它“跑”的路也越來越寬了,，天上飛的,、地上跑的、地下藏的,，全都“裝”在它心里,，算得一清二楚。

曾是世界冠軍 更是一個開拓者

為了向更多人解釋“天河一號”速度,，技術(shù)人員用了一個通俗易懂的比喻：它運(yùn)行1小時,，相當(dāng)于13億人同時計(jì)算340年。

2010年“天河一號”面世時,，人們對超級計(jì)算機(jī)還不了解,，質(zhì)疑聲也隨之傳來：花這么多錢，造這么快的超級計(jì)算機(jī)究竟有什么用,？是不是閑置在一邊,，是不是資源浪費(fèi)？甚至還有網(wǎng)友調(diào)侃說,，能不能讓我用來打游戲,？

“從‘天河一號’開始,，中國超算不再受制于人?！眹页売?jì)算天津中心主任劉光明清楚第一速度背后的深刻意義,，這代表著一個國家的整體國力。

此前,，中國沒有屬于自己的千萬億級超級計(jì)算機(jī),，缺乏強(qiáng)大的超算能力意味著，在氣候,、氣象,、海洋與能源等關(guān)系國計(jì)民生的重大基礎(chǔ)領(lǐng)域，都將難以開展長效的預(yù)測,、勘探等工作,。

速度的提升帶來的一個最直觀變化，是外國同行的態(tài)度,。此前,，歐美等國對中國使用他們的超級計(jì)算機(jī)開出高昂的價(jià)格，不僅如此,，為了封鎖技術(shù),，他們還要求讓計(jì)算機(jī)“住進(jìn)單間”，中國人不得靠近,。

而當(dāng)“天河一號”在世界超級計(jì)算機(jī)Top500榜單登頂后，不少外國同行主動來到中國,，請教“天河一號”首創(chuàng)的讓CPU和GPU（圖形處理器）高效協(xié)同的計(jì)算模式,。

象征著最尖端計(jì)算能力的超級計(jì)算機(jī)，也被一些人比作是“高智商的玩具”,，研發(fā)和操作它的科學(xué)家們,，也在摸索如何“玩”出名堂，讓它的強(qiáng)大腦力造福于人,。

“在最初投入使用的一年多時間,，我們也在逐漸摸索服務(wù)對象的種類和所能提供的服務(wù)?！眹页闾旖蛑行膽?yīng)用研發(fā)部部長孟祥飛說,，如何把強(qiáng)大的計(jì)算能力用在各個領(lǐng)域，需要一點(diǎn)點(diǎn)突破,。

霧霾實(shí)時預(yù)警 優(yōu)化治理方案

在你看得見或看不見的各個領(lǐng)域,，超級計(jì)算機(jī)在改變你的生活。

有時,，它可以變成宇宙飛船的模樣,，模擬大型航天器在虛擬的外太空飛行的全部數(shù)據(jù),；有時，它會鉆到地下數(shù)公里,，算出石油和天然氣到底藏身何處,。當(dāng)前的“全民公敵”——霧霾，也是它瞄準(zhǔn)的方向,。

精確預(yù)測霧霾其實(shí)并不容易,。中國各個城市PM2.5到底都是從哪兒來的，有工業(yè)煙塵排放,、汽車尾氣,、建筑工地和道路揚(yáng)塵、生活取暖排放以及農(nóng)村的秸稈燃燒等,，但至今沒有一份完整的清單,。即使在同一個城市中，不同區(qū)域的霧霾濃度也有很大差別,。

專家將霧霾預(yù)報(bào)形容成“天氣預(yù)報(bào)+化學(xué)”,，因?yàn)镻M2.5其實(shí)包含著許多種不同的化合物，它們的大小也不盡相同,?！皽亍?、風(fēng),、壓”是天氣預(yù)報(bào)主要關(guān)注的4個指標(biāo)，而霧霾則涉及70個左右,，每一個數(shù)值都不是固定不變的,，任何一個指標(biāo)的變化都會帶來完全不同的結(jié)果，因此預(yù)報(bào)霧霾的計(jì)算量是預(yù)報(bào)天氣的好幾倍,。

以計(jì)算機(jī)動車尾氣對霧霾形成到底有多少具體的影響為例,，專家們需要構(gòu)建一套道路交通尾氣排放的監(jiān)測系統(tǒng)。在這套系統(tǒng)中,，地圖上標(biāo)注出了城市中每個監(jiān)測站點(diǎn)的位置,，通過路面攝像頭的監(jiān)控，在汽車行駛的同時就把車的大小,、型號統(tǒng)計(jì)起來,，然后自動計(jì)算出它的排量。再加上環(huán)境中污染濃度和氣象水平等數(shù)據(jù),，最終得出機(jī)動車實(shí)時排放的尾氣污染物情況,。這套系統(tǒng)每5分鐘進(jìn)行一次刷新，將搜集到的數(shù)據(jù)傳送到“天河一號”上,，提供給綜合數(shù)據(jù)模型,，最終算出汽車尾氣排放對霧霾形成的具體影響,。

就這樣，“天河一號”可以把每一種污染源,，都精確到“點(diǎn)”來計(jì)算,，結(jié)合大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，得出不同的污染源在霧霾形成過程中,，扮演何種角色,，從而大大提升霧霾預(yù)警的精度；而完成一次預(yù)報(bào)用時只需2~3小時,。

“天河一號”掌握了大氣化學(xué)反應(yīng),、污染源監(jiān)控等大數(shù)據(jù)信息后，通過建立計(jì)算模型進(jìn)行模擬,，已經(jīng)形成了一個實(shí)時,、高精度、大范圍的霧霾監(jiān)測預(yù)報(bào)系統(tǒng),。更重要的是,，依據(jù)這些精準(zhǔn)信息，可以有望找到一個對霧霾治理更優(yōu)化的解決方案,。

超算背后的年輕人平均年齡28歲

從任何一個角度來看,，“天河一號”都是個不折不扣的“勞模”,。它全年365天無休,，7×24小時持續(xù)運(yùn)行，能夠始終保持穩(wěn)定高效的運(yùn)算,；它每天提供1400多個在線服務(wù),，服務(wù)的用戶數(shù)已近1300家，主要用戶遍布全國30個省,、自治區(qū)和直轄市。

支撐“天河一號”巨大的服務(wù)承載力的,，是國家超級計(jì)算天津中心的60多名研發(fā)技術(shù)人員,，他們是一群平均年齡28歲的年輕人。

馮景華算是其中的“老人”了,。2010年從西安交通大學(xué)碩士畢業(yè)后,，跟著導(dǎo)師研究過并行計(jì)算的馮景華加入了天河團(tuán)隊(duì)，如今擔(dān)任國家超級計(jì)算天津中心系統(tǒng)管理部部長,。

“當(dāng)時國內(nèi)高校很少有培養(yǎng)這個方向的人才,，起初我們只有20多個人?！瘪T景化回憶,，從“天河一號”的安裝和調(diào)試,，并測試出高效計(jì)算速度，奪得當(dāng)年世界冠軍,，年輕人放棄了節(jié)假日,，每天工作十幾個小時，最忙的時候一周睡眠時間只有20個小時,。最終只用了短短3個多月時間,，完成了國外同行需要一年時間才能完成的任務(wù)。也正因?yàn)槿绱?，他們被稱為“鐵桿子天河”,。

“用戶的需求，我們隨時能夠響應(yīng),，即使是凌晨兩三點(diǎn),。”馮景華說,，“天河一號”的團(tuán)隊(duì)服務(wù)能力很強(qiáng),，大大提高了用戶體驗(yàn)的滿意度。

如今,，“天河一號”已經(jīng)是石油企業(yè)尋找油氣資源不可或缺的“先鋒”,，也成為國內(nèi)石油勘探地震數(shù)據(jù)處理能力最強(qiáng)、處理速度最快的平臺,。

幾年前,，“天河一號”的技術(shù)專家與某研究院歷時數(shù)月研究開發(fā)，最終共同研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的的石油地震勘探數(shù)據(jù)處理的核心軟件和處理平臺,?！霸拘枰?個月甚至更長才能完成的任務(wù)，現(xiàn)在可能只需要幾個小時,?！边@樣一來，使得我國石油公司在國際勘探競標(biāo)上能夠獲得較大優(yōu)勢,。

不僅如此,，“天河一號”還參與了許多國家科技創(chuàng)新的重大項(xiàng)目。在腦科學(xué)和基因測序方面,，它提速國內(nèi)全腦三維成像150倍以上,，將原本需要5~6天的鼠類全腦成像，縮短到1~2個小時,；與天津大學(xué)和華大基因等科研機(jī)構(gòu)開展基因測序等合作,，試圖破解人類基因密碼；此外還與中科院上海藥物研究所合作，從20多萬個代表化合物中篩選出抗癲癇先導(dǎo)藥物,。每一個項(xiàng)目推進(jìn)的背后,，“天河一號”都不僅僅是一個計(jì)算工具，為了讓計(jì)算跑得更快,、更精準(zhǔn),、更有效，它都會深度參與研發(fā),，不斷尋求更完美的解決方案,。

“天河三號”將亮相 速度再快200倍

如今，“天河一號”已經(jīng)7歲了,，因?yàn)閼?yīng)用廣泛,，早已實(shí)現(xiàn)自負(fù)盈虧。而它每天滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),，甚至有時會出現(xiàn)應(yīng)用“排隊(duì)”的情況,，有更新?lián)Q代的需求。

目前,，由國家超算天津中心同國防科技大學(xué)聯(lián)合開展的“天河三號”樣機(jī)研制工作已經(jīng)啟動,。原型樣機(jī)的研制將為進(jìn)一步研發(fā)自主芯片、自主操作系統(tǒng),、自主運(yùn)行計(jì)算環(huán)境的全自主的新一代百億億次超級計(jì)算機(jī),，打下基礎(chǔ)。而百億億次超級計(jì)算機(jī)提升的不僅僅是計(jì)算能力,，更重要的是在計(jì)算密度,、單塊計(jì)算芯片計(jì)算能力、內(nèi)部數(shù)據(jù)通信速率等技術(shù)上,，全面得到極大提升,。

今年“天河三號”驗(yàn)證系統(tǒng)將完成高性能芯片、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)的突破,，樣機(jī)預(yù)計(jì)在今年底至2018年初完成部署,。測試穩(wěn)定后，2020年左右部署完成整機(jī)系統(tǒng),。

速度帶來的是實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益,。經(jīng)過初步測算，“天河三號”每年產(chǎn)生的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益將超100億元,。（胡春艷）