专访周兴铭院士：回顾中国超级计算机的研发历程

中国的超级计算机:国家运动和国家政策

微电子是信息技术发展主要推动力的时代即将结束。信息技术发展和应用的强劲势头没有减弱。国家的发展战略需要非常仔细地考虑这些变化。

2014年6月下旬，国际500强组织公布了2014年最新的全球超级计算机500强:中国的天河二号再次击败美国的泰坦，荣登榜首，从而获得“三冠王”

由于超级计算机被用于国防等领域，这一结果再次引起了国外媒体的激烈讨论。

所谓的超级计算机也被称为高性能计算机。中国的超级计算机家族是一个以“银河1号”为祖先的谱系，包括“银河”、“天河”、“星云”和“神力”系列产品。

在神秘的中国超级计算机上，《瞭望东方周刊》最近采访了中国科学院院士周兴明。

周兴明是“银河一号”主机系统的负责人。此后，他以主机系统负责人和总设计师的身份主持了“银河模拟器”和“银河2号”的开发。

在这次采访中，他回顾了自“银河一号”以来中国高性能计算机的研发过程和经验，以及那年早些时候去世的同事们。

他强调，中国超级计算机的未来发展应该是全面、协调、高效和务实的，不应该在某些领域单方面追求高目标。作为一个产业，我们应该大力加强应用技术的研究和开发。

性能提升100倍

东望周刊:如何启动中国的高性能计算机？

周兴明:高性能计算机起源于大型计算机。20世纪70年代，我国几个单位成功开发了大型计算机，其中北京大学150台，国防科技大学151台，电子系15台DJS。机器151是为王源测量船开发的，后来成为王源1号的*计算机。

因为它们都是在电子系的738工厂生产的，按顺序，北京大学的机器是150台，国防科技大学的是151台。华东计算技术研究所也成功开发了大型机，并协助向朝鲜和其他国家出口。当时，大型机指数是每秒100万次计算。

20世纪70年代中期，外国成功开发了超级计算机。在这种背景下，慈云贵教授于1977年向国家提出开发每秒1亿次运算的超级计算机，理由是它们对国防、工业和技术的发展非常重要。这是100倍的性能改进，也是一项全国性的行动。

在慈云贵教授的领导下，我们于1976年开始酿造超级计算机。1977年，*恢复了他的工作，尽管资金短缺，国家还是决心这样做。主管部门是国防科学技术委员会。当时主任是张爱平，副主任是张振环。目标是为国家的发展提供军用和民用服务。当时，张爱萍给了我们一个书面的军事命令。

1978年5月，就该计划举行了一次示范会议。经过专家评审，该项目启动并研究命名为“785超级计算机”。后来，张爱萍把它命名为“银河”。

起初，国家为这项任务拨款2亿元。慈云贵教授带领我们做了一个谨慎的预算，只花了5000万元，包括建造一个研究大楼和一个“银河”机房的费用。1983年，“银河一号”问世后产生了巨大的影响。中国成为继美国和日本之后第三个开发超级计算机的国家。

《东望周刊》:“银河”发展过程的特点是什么？

周兴明:“银河的发展与以前自力更生的方式不同。我们以最先进的技术为目标，充分利用改革开放的条件。对于那些在国外不存在或被阻挡的，我们独立创新。对于那些在国外不存在或不受限制的，我们采取“借贷主义”。

直到现在，天河系列都是沿着这条路发展起来的。没有改革开放，就没有“银河”和“天河”。

五年来，技术骨干的月薪只有70到80元，他们几乎每天晚上都要加班。“银河一号”完成后，核心人员每人收到几百元奖金，最后大家都不要了，都捐了。

在那些加班的日子里，最好的待遇是每天晚上12点以后在食堂吃免费饺子。吃饺子的治疗一直持续到“银河2号”完成。

从20世纪70年代到90年代初，“银河”研究小组的一群年轻人因工作强度大、食物差、营养不良和医疗条件差而死于肝炎、癌症和肺病。它们值得我们永远铭记。

美国人总是感到震惊

《东方展望周刊》:为什么要开发《银河2》？

周兴明:“银河2号”非常引人注目。在“银河1号”之后，这个国家没有继续部署新的研究项目。1986年，国家气象局给**写了一份报告，称需要10亿台二级计算机进行数值计算，才能做出持续5到7天以上的中长期天气预报。

当时，当他们与美国人谈判时，对方承诺出售机器，但有必要在计算机房里建立一个监控中心，并派美国人监督使用。中国也不得不花很多钱来支付报酬，提供生活和生活条件。出于无奈，国家气象局向**申请购买。

听后，我们联名上书**，说我们可以自己制造10亿台电脑，这是*领导批准的。就这样，国家气象局与我们签订了购买飞机的合同，购买资金为3000万元。

但当时资金少——远不及“银河一号”，性能要求高——是“银河一号”的10倍，技术难度大——组件水平仅比“银河一号”高4倍，任务艰巨。因此，《银河2》正在做最艰难的工作。

20世纪80年代，航天部门的导弹、火箭和卫星等飞行控制系统的设计是否符合地面计算机模拟的标准。美国首先制造了全数字模拟计算机。太空部把这个消息带给了中国，希望我们能利用“银河”技术实现与美国模拟计算机相当的功能。因此，从1982年到1985年出现了“银河模拟器”。

美国最初向中国出售每台机器120万美元，分配也很低。我们做好之后，每套都要花费100多万元，这是非常高的。开发成功后，美国人非常惊讶地看到了这份报告。

然而，在1983年国庆节的*广场游行中，圆柱形的“银河1号”模型穿过了*广场，这也震惊了美国。他们认为圆柱形的描述是从他们那里抄袭来的，事实上我们没有他们的任何图纸，只是根据他们的广告，学习了短圆形线条的设计思想。“银河1号”的许多关键技术是由我们自主创新的，但不是由美国自主创新的。

还是外国人赚了很多钱

《东方周刊》:您如何看待中国高性能计算机的发展现状以及工业化和高科技发展的两条道路？

周兴明:“银河”诞生30年后，我国现在出现了“银河”、“天河”、“北京黎明”、“星云”和无锡“神威”相互射击的格局。

我们的一个重要变化是工业化的实现。高性能计算机被广泛使用，其动力来自科技发展和社会进步的需要。高性能计算是流体力学计算、天气预报、影视制作、汽车设计、生命科学信息处理、新药研究等重要应用所必需的。随着网络的快速扩展和发展及其广泛的应用，越来越多的计算中心和网站需要更多的服务器支持和更高性能的计算机。

国内工业化的标志性事件是曙光公司的成立，该公司通过贴牌生产降低了机器价格并打入市场。此外，通过通信系统的销售和应用，华为实际上已经成为服务器的主要生产商。浪潮集团在服务器产业化方面也做得很好。然而，我们必须认识到，我国的服务器产品在世界上的份额很小，国内市场份额也不高。

对于“流行高性能计算机”的产业化，我认为应该由公司主导，通过市场竞争来发展。但是“高端、高性能计算机”应该由*来领导。从全球的角度来看，包括美国在内，高端机器的开发和运营都是由*资助的。

高端机器必须支持高投资的研究，但不能说高端机器不能工业化。例如，我们已经销售了50多套“银河”和“天河”系列产品。在过去的两三年里，我们已经销售了近20台，销售资金达20亿英镑。主要用户是科研部门、企业和军队。在国外，CRAY和IBM也是高度工业化的。

随着我国高性能计算机的发展，近年来最重要的是“863”计划中的“天河”系列产品，这是我国迈向世界高峰的里程碑式的成就。

然而，很明显，我国使用的领域仍然相对狭窄。许多领域的应用软件都是从美国购买的，这让我们赚了很多钱。与国外相比，在应用上仍有很大差距。我们不仅要重视机器的开发和装备，还要大力支持“应用”的开发和广泛应用。国家“863”计划应该投入更多资金。

东望周刊:2015年的“863”计划提出了超级计算机的发展和高性能计算机的第三阶段。你认为这个国家计划怎么样？

周兴明:第三阶段的目标是“天河二号”的三倍。做好并使用它是非常困难的。

目前，像天河这样的“跨越式”创新在中国并不多见。高性能计算的发展正面临着从大到强的重要转折，面临着新的挑战，攀登着新的高峰。因此，国家的长期规划和可行的长期实际目标是高性能计算技术和产业可持续发展的关键。

无论是受欢迎的还是高端的，中国在世界市场的份额都很小。为了提高整体水平，非常重要的是要注意关键技术的全面协调发展，而不是片面追求某些方面的某些指标的改进。

其次，我们应该学会处理市场监管和*引导的关系。仅仅依靠市场是很难发展的。过分强调*的引导作用会影响市场的健康发展和对外开放合作。

科学家不应该误导政治家。

东望周刊:您对中国高性能计算机的发展有什么一般性的意见和建议吗？

周兴明:我国的高性能计算机设备和使用水平大致相当于我国的经济实力和国际地位，居世界第二位。但是，总的来说，虽然天河系列取得了世界第一的成绩，国防科技大学仍然认为有三件事没有改变:第一，西方国家在信息技术领域的巨大优势没有改变；其次，美国在超级计算机开发和应用中的主导地位没有改变。第三，世界超级计算机竞争的加剧并没有改变。

关于中国在高性能计算领域的未来发展，首先，应该更加重视全面、协调、高效和务实的发展。没有必要因为某些方面的指标更加突出就趾高气扬。

第二，我们应该大力发展应用。中国在开发和装备机器方面投入了大量资金，但各领域运行的应用程序大多是从美国购买的。很大一部分投资应该花在应用上。要制造这样的应用软件，必须是既懂现场计算又懂高性能机器的复合型人才。

《银河2》就是一个很好的例子。国家气象中心从欧洲合作获得气象预报软件，但其直接运行并不令人满意。我们专门组织了一个团队来研究和改造这个软件，它的计算性能提高了许多倍，比美国机器上的速度快得多。

第三，中国应该认真研究微电子学的发展战略。目前，国内投资很大，期望值很高，但是没有找到成功的方法，因为生产线和许多知识产权都是国外的，市场和软件都是由国外产品主导的。中国自主开发高性能*处理器已有多年，但效果并不理想。一些媒体宣传说，我国已经成为一个“完全自主”的高性能*处理器，这可能会愚弄相关*。科学家不应该误导政治家。

英特尔在2012年初推出了22纳米的先进生产线。现在已经两年多了，没有新的生产线可循。这打破了摩尔定律，即微电子性能每18个月翻一番，成本翻一番。

它已经进入“后摩尔时代”了吗？在我看来，以微电子学为主推动信息技术发展的时代已经接近尾声，信息技术发展和应用的强劲势头并没有减弱。该国的发展战略需要非常仔细地考虑这些变化。(原标题:中国的超级计算机:国家交通和政策)