以前,科研人員用微機(jī)對(duì)大型工業(yè)流態(tài)化反應(yīng)器進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬時(shí),最需要的是耐心:如果想預(yù)見反應(yīng)器中一秒鐘的過程,往往要等三五天,甚至兩三周,因?yàn)橛?jì)算機(jī)“算”得太慢。如今這一惱人的問題已被中國科學(xué)家突破。

　　中國科學(xué)院秘書長李志剛4月20日在北京宣布,我國第一套單精度峰值超過每秒1000萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算系統(tǒng),已由中科院過程工程研究所研制成功并投入使用。如果使用這套計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的模型與算法模擬工業(yè)流態(tài)化反應(yīng)器的1秒鐘過程,只需2—3分鐘便可看到結(jié)果。

　　“超級(jí)計(jì)算能力不僅體現(xiàn)了一個(gè)國家在科學(xué)研究方面的實(shí)力,而且決定了工程技術(shù)和國家安全方面的競爭力,已成為各大國激烈競爭的科技制高點(diǎn)之一。”李志剛在當(dāng)天的新聞發(fā)布會(huì)上說,在計(jì)算硬件技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí),通用超級(jí)計(jì)算存在的投資大、能耗高、算法開發(fā)滯后、實(shí)際效率低的問題日益突出;而針對(duì)各種特定算法設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)研發(fā)成本高、無法成批生產(chǎn),經(jīng)濟(jì)性差。這兩方面的問題成為提升超級(jí)計(jì)算能力的瓶頸。

　　對(duì)此,中科院過程所進(jìn)行了長期探索,在計(jì)算機(jī)的通用性和專用性之間尋找平衡點(diǎn)。他們逐步認(rèn)識(shí)到多尺度結(jié)構(gòu)和離散化是許多工程問題的共同特征,并建立了適應(yīng)不同問題的通用算法框架。中科院副院長李靜海說,2000年,過程所正式提出了多尺度離散化并行計(jì)算模式。2008年2月,過程所敏銳地抓住圖形處理器(GPU)編程環(huán)境更新的機(jī)遇,借助GPU自主研制了基于該模式的單精度峰值120萬億次的計(jì)算系統(tǒng)。今年,在國家重大科研裝備研制項(xiàng)目支持下,該系統(tǒng)又升級(jí)至峰值450萬億次,并新建了基于多種GPU的峰值150萬億次的單元系統(tǒng),同時(shí)與聯(lián)想集團(tuán)和曙光公司分別聯(lián)合研制了兩套200萬億次的單元系統(tǒng),于今年2月安裝到位。3月,四套系統(tǒng)通過千兆以太網(wǎng)互聯(lián)為多層次的體系結(jié)構(gòu),并解決了多種不同GPU聯(lián)用的問題,建成了峰值速度超過1千萬億次的超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)。

　　在日前舉辦的項(xiàng)目評(píng)估會(huì)上,專家組高度評(píng)價(jià)了單精度千萬億次超級(jí)計(jì)算系統(tǒng),認(rèn)為它提煉了眾多應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)算問題的共性算法特征,提出了具有一定普遍意義的多尺度離散模擬方法,通過算法、軟件和硬件結(jié)構(gòu)密切結(jié)合的創(chuàng)新設(shè)計(jì),提升實(shí)際問題的求解能力,并顯著降低成本與能耗,實(shí)踐了一種富有特色的超級(jí)計(jì)算模式。有關(guān)研究人員也表示,作為一種新的模式,它還有很多需要深化與完善的地方,相信隨著它與其它模式相輔相成的共同發(fā)展,超級(jí)計(jì)算將發(fā)揮越來越重要的作用。

　　由于應(yīng)用需求迫切,該系統(tǒng)研制期間就開始承擔(dān)國家重大專項(xiàng)、國家科技支撐計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金重大基金和多家大型企業(yè)的計(jì)算任務(wù),涉及化工、冶金、石油、礦產(chǎn)、動(dòng)力等多個(gè)產(chǎn)業(yè)和物理、化學(xué)、材料、生物等多個(gè)學(xué)科,展示了廣闊的應(yīng)用前景。