我国高性能计算机不断“打榜” 应用短板待弥补

近年来，中国对世界的影响力发生了变化。20多年前，中国技术人员需要在“玻璃房子”里操作超级计算机。现在中国已经占据了世界上最快的超级计算速度，并且连续多年高居榜首。

■我们的记者赵广利

"超级计算在应用上的滞后是我们长期以来的一个难题."10月18日，2018年全国高性能计算学术会议在青岛召开。中国工程院院士、浪潮集团首席科学家王恩东在大会上发表主旨演讲时表示，在过去的20年里，中国的高性能计算机一直在“领跑”。为了成为世界第一的绩效指标，中国做了大量的研究工作。然而，如何更好地利用超级计算还有许多不足之处。

今年6月，由IBM开发并部署在美国能源部橡树岭国家实验室的“Summit”超级计算机超过了中国的“神威太湖之光”，成为新世界第一台浮点运算速度峰值超过200的超级计算机。然而，记者观察到，中国超级计算机行业对此并不感到意外。相反，在中国“独占鳌头”多年后，越来越多的人意识到超级计算最终会回归应用。

“我认为不仅仅是(依靠国力)造几台机器，事实上，我们正在国内一些高性能超级计算中心的建设中不断追求新的性能指标。”王恩东表示，中国高性能计算的发展势头和氛围非常好，但“高性能计算发展的性能指标和应用的关系”等问题“需要我们认真考虑”。

“硬件第一”应该结束

王恩东说，总的来说，美国或欧洲的一些超级计算中心是建立在应用基础上的。另一方面，我们“经常在寻找应用程序之前建立超级计算中心”。我想说这一阶段是否能够结束？”

欧美国家一直非常重视超级计算机等大型设备的利用率。计算机网络信息中心的总工程师严保平告诉《中国科学新闻》，几年前她参观了美国的几个国家超级计算中心。给她印象最深的是，这些超级计算中心中最大的团队并不在运营和维护部门，而是在为超级计算用户提供技术的部门——在各个领域都有一批计算专家和科学家。她认为这种“混合与匹配”的结构是美国在超级计算应用方面位居世界第一的重要原因。

“超级计算仍然是面向应用的。”王恩东在会上表示，目前我们要以应用为导向，迎接和引领应用发展中国高性能计算产业、技术和学术界。

中国国家高性能计算机工程技术中心副主任何*认为，美国在“软件驱动硬件”方面做得比中国好的深层原因在于，美国在基础工业软件和基础科学研究方面的应用软件比中国多得多，这反过来迫使中国“硬推软”。然而，他也认为“软件应该立即完成”。

中国过度计算中的应用生态学构建

近年来，中国对世界的影响力发生了变化。20多年前，中国技术人员需要在“玻璃房子”里操作超级计算机。现在，中国已经连续多年保持世界上最快的超级计算速度(今年6月，中国再次被美国超越)。在应用方面，中国的超级计算应用团队还获得了戈登·贝尔奖，这是2016年和2017年连续两年获得的最高超级计算应用奖。此外，中国还在部署下一代超级计算机——e级超级计算机。国家“十三五”高性能计算项目部署的三个e级超级计算原型系统——神威e级原型、天河三号e级原型和曙光e级原型已经全部交付。

难怪日本教授松冈聪早在2016年就说:“中国已经正式成为高性能计算机领域的世界领导者之一。”

然而，如果我们向上看，与真正的超级大国美国相比，仍有许多不尽人意的地方。例如，在2018年高性能计算大会上发布的中国超级计算性能百强排名中，尽管所有入围的高性能设备都是首次在中国制造，但大多数核心计算架构(主处理器和加速器)仍然是“英特尔*处理器+英伟达图形处理器”或“英特尔*处理器+英特尔处理器”。

“今天，中国的超级计算机或多或少已经具备了我们在世界上的高地位，但回望镜子，我们在应用领域仍然有相当短的板。”中国科技曙光总裁李俊在近日举行的“高性能计算应用研讨会”上表示，“未来5-10年，我们可能需要在应用水平和应用广度上缩小与发达国家的差距，弥补这一不足。”

如何组装这些短板？李俊认为，唯一的办法是建立一个基于中国独立核心计算架构的超级计算研究和应用生态系统。

中科曙光是中国高性能计算领域的领先企业。在上述中国超级计算百强榜单中，曙光公司以40个系统进入榜单，在制造商榜单中排名第一。曙光开发的E级原型系统探索了基于国产CPU和加速芯片架构的系统开发。

“我们希望与大学和研究机构建立更紧密的合作关系，并安排资金、资源和人员，共同创建基于国内核心技术的应用生态。”李俊说，在黎明的曙光中，高性能计算机的发展只有在正确使用的情况下才会真正好，“相互促进”。

挖掘高性能计算的新应用领域

目前，超级计算应用网站仍主要在大学和研究机构。企业很少使用超级计算，应用领域大多分布在传统的科学大数据分析、工程计算等领域。“充分利用超级计算”仍然是社会各界的一个新命题——与2018年高性能计算大会的主题“高性能计算+一切都可以计算”相去甚远。

“计算的发展很快，数字产业化、云计算和物联网正在走向智慧。我们生活的信息社会和智能社会的支持是计算。”王恩东表示，目前，结合新的发展需求，业界应该思考:高性能计算的新应用领域在哪里？

他举例说，目前云计算的发展趋势是快速的，但云计算并不等于高性能计算；人工智能计算也在迅速发展，高性能计算可以为人工智能提供一些支持，但人工智能计算也不是高性能计算。

他认为中国的高性能计算产业“落后于外国”。这是由于中国在高性能计算发展之初的“研究和工业两条线”。"西方国家在山上有山峰，而我们的山峰在海里."王恩东说，“仅仅依靠国家财政支出来支持一台或两台高峰计算机可能不利于中国的可持续健康发展。”

严保平认为，十多年前，中国的高性能计算机硬件是落后的，是在国家的推动下被挖掘出来的。现在应用软件落后了，而“接力棒”应该在应用程序端。“在部署高性能计算机的开发时，国家应跟上应用软件和算法的部署，并重点进行一些突破性的投资和研发。超级计算硬件和软件被集成，从而提高国家高性能计算的整体实力。”

《中国科学新闻》(2018-10-25，第五版《技术与经济周刊》)