神威·太湖之光

“神威太湖之光”由国家并行计算机工程技术研究中心研制，安装在国家超级计算无锡中心。2015年12月21日完成整机系统性能测试，目前由清华大学负责运营。2017年6月19日，在德国法兰克福举行的全球超级计算大会公布新一期全球超级计算机500强榜单中，由国家并行计算机工程技术研究中心使用中国自主芯片研制的“神威·太湖之光”第三次出现在全球超算500强榜单（第四十九期）榜首的位置，实现三连冠。同时，“神威·太湖之光”的两项应用成果也进入“戈登·贝尔奖”的提名。

1、简介

“神威太湖之光”由国家并行计算机工程技术研究中心研制，安装在国家超级计算无锡中心。“神威太湖之光”的浮点运算速度为每秒9.3亿亿次，不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍。更重要的是，与“天河二号”使用英特尔芯片不一样，“神威太湖之光”使用的是中国自主知识产权的芯片。

2、全球最快超算

2016年6月20日，新一期全球超级计算机500强榜单公布，使用中国自主芯片制造的“神威太湖之光”取代“天河二号”登上榜首，中国超算上榜总数量也有史以来首次超过美国名列第一。

神威太湖之光

据国际TOP500组织当天发布的榜单，“神威太湖之光”的浮点运算速度为每秒9.3亿亿次，不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍。该组织在一份声明中写道：“中国在国际TOP500组织第47期榜单上保持第一名的位置，凭借的是一个完全基于中国设计、制造处理器而打造的新系统。”

榜单前十名除了“神威太湖之光”与“天河二号”外，其他分别是美国的“泰坦”与“红杉”、日本的“京”、美国的“米拉”和“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德国的“花尾榛鸡”和沙特阿拉伯的“沙欣ＩＩ”。

3、三大突破

“‘神威太湖之光’的研制是‘十二五’期间国家863计划信息技术领域的重要部署，也是国家长期支持、技术积累的成果。”国家超级计算无锡中心主任杨广文教授介绍，这套超级计算机系统取得了三大突破，其峰值性能、持续性能、性能功耗比三项关键指标均居世界第一。

其一，数量级的突破。这是全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机，峰值性能高达12.54亿亿次/秒，持续性能达到9.3亿亿次/秒，接近“天河二号”的3倍。杨广文教授打了个比方说，“神威太湖之光”一分钟的计算能力相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年。

其二，自主研发的突破。与“天河二号”采用INTEL处理器不同，“神威太湖之光”全部采用自主中国芯：“申威26010”众核处理器。在国家超级计算无锡中心1000平米的主机房内，整齐排布着两组共40个运算机仓，每个机仓容纳1024个芯片，共计40960个芯片。据介绍，其单芯片的计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机，当前性能指标达到国际领先水平。

其三，绿色节能的突破。杨广文教授说，过去超级计算机的用电量堪比一个中小城市，业界因此把能效比作为衡量其先进性的一项重要指标。“从低功耗、高集成度的处理器设计，到高速高密度的工程实现技术；从世界领先的高效水冷技术，到软硬件协同、智能化的功耗控制方法，‘神威太湖之光’实现了层次化、全方位的绿色节能，功耗比达到每瓦特60.51亿次运算。”

4、角逐“国之重器”

计算与理论研究、科学实验并称为人类探索未知世界的三大科学手段。超级计算属于战略高技术领域，是世界各国竞相角逐的科技制高点。

我国自863计划实施以来，即持续支持超级计算系统的研发，但鉴于处理器设计制造起步较晚、基础薄弱，相当一段时间都不能摆脱受制于人的局面。2015年4月，美国宣布对中国禁售高性能处理器，再次为我们敲响警钟。杨广文教授表示，此番“神威太湖之光”问鼎之举，足以打消由此给中国超算发展带来的顾虑。

航空航天、石油勘探、车船设计、动漫制作、新药研发、生物信息、气候模拟……超级计算广泛应用在从实体经济到战略领域的诸多方面。“一个系统先让它好用，才能把它用好。”杨广文教授表示，国家超级计算无锡中心将围绕江苏省及长三角经济圈的科技创新和产业升级发展需求，充分发挥清华大学的学科优势建设高性能计算和大数据服务环境，未来计划依托这个平台在无锡建设高性能计算机产业园。

截至目前，国家超级计算无锡中心已经承接了国内30多个重大应用项目。其中，清华大学地球系统科学研究中心在“神威太湖之光”计算机系统上首次实现了百万核规模、高分辨率的地球系统数值模拟。清华大学研究人员薛巍介绍，此前我国的地球模拟系统模式只能达到200公里网格规模的分辨率，现在已可以开展25公里网格分辨率的地球系统模拟工作，甚至在海洋上还可以达到10公里，这就可以提供更局地更全面的地球演变过程的情况。

“有了这套计算机系统，我们可以在30天内完成未来100年的地球气候模拟，这在之前是不可想象的。”薛巍说，更为重要的是，它将全面提升我国应对极端气候事件和自然灾害的减灾防灾能力，同时大大增强我国在全球温室气体减排谈判中的科学话语权。此外，国家计算流体力学实验室对“天宫一号”返回路径的数值模拟结果，将为“天宫一号”返回提供精确预测；上海药物所开展的药物筛选和疾病机理研究，短短2周便完成常规需要10个月的计算，大大加速了白血病、癌症、禽流感等方向的药物设计进度。

戈登贝尔奖被喻为计算机高性能应用领域的诺贝尔奖。杨广文教授透露，2016年度戈登贝尔奖的6个提名中，“神威太湖之光”就占了3个，分别涉及大气、海洋、材料三个领域的应用，今年有望实现我国在这个奖项上零的突破。

“神威太湖之光”创纪录之后，百亿亿次量级计算机的研制也已经列入了我国“十三五”的攻坚目标。

5、相关介绍

TOP500榜单

TOP500榜单是对全球已安装的超级计算机“排座次”的权威排行榜。从1993年起，由TOP500国际组织以实测计算速度为基准每半年发布一次。

此次榜单还有一个重大变动是，美国入围的超级计算机总数量首次跌下第一位置。上述声明说，由于过去一些年中国工业和研究部门注册提交的系统数量剧增，中国现在入榜的超级计算机数量达到167台，超过美国的165台。此外，由于中国占据TOP榜单头两名，中国在计算性能类别上也居于领先位置。

排行榜主要编撰人、美国田纳西大学计算机学教授杰克·唐加拉评价道，中国超级计算机不断增多已成为一个“趋势”。

6、登上邮票

邮票

2017年9月17日，“科技兴*族兴，科技强则国家强。”包括500米口径球面射电望远镜(FAST)、“墨子号”量子科学实验卫星等在内的中国重大科技成果登上邮票。

图案内容分别是FAST、“墨子号”、“探索一号”科考船、渤海粮仓科技示范工程和“神威·太湖之光”超级计算机，其中4枚邮票选题来自中国科学院近年来的重大科技成果。全套邮票面值为6.60元人民币。

《科技创新》纪念邮票首发式当日在中国科学院文献情报中心举办。本套《科技创新》纪念邮票一套5枚，展示了近年来中国以创新驱动发展为主，多个科学领域的探索与成就。

7、所获奖项

2016年，“神威·太湖之光”团队的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”首次获得“戈登·贝尔”奖时，实现了我国高性能计算应用在此大奖上零的突破。

2017年11月举行的全球超级计算大会上，由清华大学地球系统科学系80后副教授付昊桓带领团队完成的“非线性大地震模拟”，获得国际高性能计算应用领域最高奖“戈登·贝尔”奖。这是基于“神威·太湖之光”超级计算机的应用第二次拿下该奖。

2017年11月，“神威·太湖之光”超级计算机以每秒12.5亿亿次的峰值计算能力以及每秒9.3亿亿次的持续计算能力，再次斩获全球超级计算机排名榜单TOP500第一名。