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中科院孙家昶:超级计算机要速度,更要应用
2011年1月14日    评论:    分享:

    来源:科技日报

    新年伊始,首都科学讲堂请来中国科学院软件所研究员孙家昶做了一次题为“漫谈超级计算机”的科普讲座,为超级计算机揭开了神秘的面纱。

  拼的是运算速度 

  “任何时候的最高级计算机都叫超级计算机,以前的超级计算机现在连普通的笔记本电脑都不如。”孙家昶在开题时就深入浅出地告诉大家,超级计算机其实是一个不断升级的概念。

  超级计算机又称高性能计算机,通常是指由数百数千甚至更多的处理器组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。

中科院孙家昶:超级计算机要速度,更要应用

  “提高计算机速度是计算机发展中永恒的主题。”2002年度国家最高科技奖获得者、中国工程院院士金怡濂这样指出。计算速度在高性能计算领域内一向是最惹人注目的话题,最近十几年来陆续问世的超级计算机都在事实上努力追求着更强大的运算能力。

  “超级计算机的诞生,就是为了解决普通计算机所不能完成的大型复杂问题。”孙家昶说。

  “天河一号”以峰值速度4700万亿次、持续速度2566万亿次每秒浮点运算的优异性能双双刷新国际超级计算机运算性能最高纪录,一举夺得世界冠军。这个速度意味着,“天河一号”运算1小时,相当于全国13亿人同时计算340年以上;“天河一号”运算1天,相当于1台双核的高档桌面电脑运算620年以上。

  在高科技领域“长袖善舞”

  “超级计算机最早是在军事上使用,现在很大程度上的应用也在军事领域。因为在军事上只要快一点点,就能获得更大的控制权。”孙家昶说。

  世界上第一台计算机诞生于二战期间,当时,美国研制超级计算机为了测算弹道速度。此后,各国在超级计算机的研发领域,一直是你追我赶,丝毫不敢松懈。

  事实上,突出表现一国科技实力的超级计算机,堪称集万千宠爱于一身的高科技宠儿,在诸如天气预报、基因分析、核工业、航天等高科技领域长袖善舞。计算机模拟已经成为理论和实践之外的第三大科学研究方法。

  孙家昶介绍道,在现实生活中,很多研究是无法在现实世界中进行实验的,比如核武器爆炸、地震、洪水以及恐怖袭击等灾害性事件,这些就需要有超级计算机来进行模拟和仿真。还有一些复杂的大型问题的求解,比如地球物理探测、对天体演变的研究、对上亿人口的社会学研究等,也需要超级计算机。

  高性能计算机还是航空航天领域、药物研究和设计领域的重要科研手段。金怡濂曾在中国科技馆举行的“大师讲科普”活动中讲课,“比如说航空航天领域现在有数值风洞模拟。做飞机的物理实验需要依靠风洞。所谓风洞就是做一个很大很大的筒子,鼓很强的风,模拟天空的气流,然后做一个飞机或者飞机的翅膀放在里面,测量各个点的各种参数,这是风洞试验,很复杂,代价很大。然而现在很多风洞试验不需要这样做了,而是利用高性能计算机做数值风洞模拟。”

  过去靠实验研制一种新药,需要10—12年时间,据美国科学家统计,要花费3.5亿美元,现在主要是靠计算机来辅助药物研究,可以缩短药物研制周期,节省经费。“计算机做什么呢?主要是做药物的筛选,从大量的化合物样品库中,发现对治某种病有药理活性的化合物。过去式靠化学实验室瓶瓶罐罐实验,命中率只能达到0.01%,现在靠计算机筛选,而由于计算机筛选速度比较快,因而命中率就比较高,可以达到2%—24%,大大提高了筛选的有效性。”金怡濂举例说。

  要速度,更要应用

  在承认中国在超级计算机研发进步速度飞速、自主研发能力提高的同时,专家也在提醒人们保持冷静:衡量一个国家在超级计算领域的实力,速度并非唯一指标,更重要的是看应用能力。

  超级计算机的应用程度远低于美国等发达国家,一直是我国科学家的一块“心病”。

  据介绍,在我国,超级计算机目前主要应用在气象、石油开采、科学计算、生物研究等这些“象牙塔”领域,核心的工业领域尚没有广泛应用。而在发达国家,用户则遍布社会的各个领域,波音飞机、福特汽车、好莱坞电影等,背后都有超级计算机的功劳。正是应用的差距造成了一种状况,在我国,往往是先研制出超级计算机,再去找需求;而在发达国家,往往是先有大的需求,再去造超级计算机。

   状况正在慢慢改变

  享有盛誉的“天河一号”系统目前已在石油勘探、高端装备制造、生物医药、动漫设计等方面为20多家用户提供服务。

  “天河一号”常务副总设计师、国防科大计算机学院院长廖湘科表示,要用好超级计算机,必须在每个专业学科领域——工业、流体力学、结构仿真、生命科学等都开发出专门的应用软件,改变严重依赖进口的局面。这是一个长期而艰巨的任务,需要提高认识,从学科建设的角度制定长远规划,从培养严重缺乏的应用开发人才做起。(管晶晶)

标签:孙家昶超级计算机
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