“神威·太湖之光”雖榮登“全球超級計算機500強”榜首

這段時間，國家超級計算無錫中心副主任付昊桓一直關注著疫情藥物的篩選。如果有合適的軟件應用，將會對超級計算機篩選過程提供強大助力。

“超級計算機為解決工程和科學中的重大難題而生。”付昊桓說，超級計算機不只是比速度，更是比應用。

“神威·太湖之光”團隊在國際范圍的首次亮相，是2016年6月21日德國法蘭克福的國際超算大會(ISC)上。

在付昊桓介紹系統(tǒng)技術細節(jié)的大會報告之后，數以千計的國際同行頻繁穿梭于幾平方米的神威展臺，以至于會展結束時，展臺的地毯都翹了起來。

“神威·太湖之光”雖榮登“全球超級計算機500強”榜首，但西方國家對中國“純國產”超級計算機“神威”的威力還持懷疑態(tài)度。

半年后，在美國鹽城湖舉辦的世界超算大會(SC)上，國際超算應用領域的最高獎“戈登貝爾獎”揭曉。當時，全球共計6個超算研究項目入選“戈登貝爾獎”提名，其中3個項目來自中國。付昊桓參與的“千萬核可擴展大氣動力學全隱式模擬”最終摘得桂冠。這是自1987年“戈登貝爾獎”設立以來，中國科研團隊首次獲獎。

第二年，付昊桓主持的兩個項目——“非線性地震模擬”和“全球氣候模式的高性能模擬”項目又入圍了“戈登貝爾獎”，占當年入圍項目的2/3。其中，“非線性地震模擬”再次獲獎，蟬聯“戈登貝爾獎”。

作為一名80后，付昊桓在本科、碩士、博士階段攻讀的都是計算機科學，在博士后階段，他突然轉向研究地球物理。后來，他回到清華大學地球系統(tǒng)科學系任教。

如此選擇，源于他攻讀博士學位期間與一位地球物理領域研究者的合作。他們的暑期研究項目雖然只進行了一兩個月，但最終成果受到廣泛關注，最后被來自意大利的石油公司應用到生產中。

交叉學科的魅力，一下子吸引了付昊桓。原本打算畢業(yè)后進入產業(yè)界的他再次選擇科研。

“剛開始進行交叉學科研究有些痛苦，需要一段時間的磨合期。”他說，他學計算機專業(yè)，其他教師研究地球物理、氣象氣候等地球科學。起初，雙方講專業(yè)術語，互相都聽不懂。“但時間久了，我們就能感受到學科之間的互相碰撞，產生了火花。”

“其實超級計算機本身就是一個跨學科平臺。”付昊桓說，超級計算機是由各個不同科學領域的科學家用戶用來解決“宇宙的起源”“黑洞的形成”“全球的氣候變化”等超級問題的一個交叉平臺：上層是用戶和應用，中層是算法，下層是超算架構。

“這和跨學科、跨機構的研究團隊是一樣的，只有上下都貫穿起來，才能系統(tǒng)性地解決問題。”付昊桓將這種跨學科合作研究，概括為“和而不同”。“和，即合作的心態(tài);不同，即不同的學科、不同的能力、不同的理解。不同學科的融合，才會自然產生更強的創(chuàng)新能力。”

2015年底，付昊桓被任命為國家超級計算無錫中心副主任。而他與“神威·太湖之光”的緣分早在當年夏天就已開始。

當時正值“神威·太湖之光”超級計算機研制與組裝的關鍵時期，付昊桓帶領來自清華大學和北京師范大學的20多名師生來到無錫，以用戶的身份，基于正在建設中的“神威·太湖之光”進行全球氣候模式軟件的研發(fā)。

研發(fā)初期，超算中心的基礎設施尚不完備，僅有的幾臺空調只能用來給機器降溫，以保證機器的運行。他們每天都要在蒸籠一樣的環(huán)境中，從早到晚地做程序開發(fā)和測試。無奈之下，他們買來10多個落地大電扇。盡管如此，每天結束工作，他們每個人都像洗了“汗水澡”，全身濕透。

基于“神威·太湖之光”這樣世界領先的超算平臺進行軟件應用研發(fā)，對于付昊桓來說是個彌足珍貴的機會。特別是沖擊“戈登貝爾獎”的項目中，有難得的機會用神威系統(tǒng)上千萬的計算核心來進行突破性的探索和嘗試。

為了爭分奪秒地進行項目測試，付昊桓和其他成員都幾乎開啟了“7×24”的工作模式，大家交替休息，在有限的測試窗口保證計算任務持續(xù)運轉。

更大的挑戰(zhàn)則來自軟件的生態(tài)。由于神威采用的是全國產的新型片上融合異構芯片，原有的基于x86架構設計的大量科學及工程計算軟件，無法直接在神威上高效運行。

作為付昊桓在清華大學帶的第一個博士生，甘霖說，正常的應用也就幾千到幾萬行代碼，而他們當時面對的地球系統(tǒng)模式代碼是近百萬行。這些是各國氣候學家在過去幾十年里積累下來的對大氣、海洋、陸面、海冰等各個圈層變化機制的理解，每個人寫代碼的風格不同。為此，他們需要逐步進行代碼的轉換、移植乃至重新設計，最后為“神威·太湖之光”超級計算機所用，這是個“愚公移山”的過程。

從2015到現在，他們團隊持續(xù)工作，該項目仍在不斷更新。超算大會主席表示，他們所做的工作讓人無法想象，這個工作如此繁重，他們卻有如此的信心和耐心。

2017年，他們的應用精確模擬了2005年8月發(fā)生在美國的卡特里娜颶風，成為當年全球入圍“戈登貝爾獎”的3個應用之一。

此后，他們進一步與國家氣象局以及新能源企業(yè)展開深入合作，提供業(yè)務支持。付昊桓最大的心愿就是，在國產超算硬件的基礎上，推動國產軟件生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，服務更多的用戶，解決更多的實際應用難題。 (記者 李超 實習生 秦悅)

標簽： 超算軟件 研發(fā)