2016年11月18日，刚刚蝉联全球超算冠军的“神威·太湖之光”又迎来好消息，由中国科学院软件研究所与清华大学、北京师范大学等单位合作的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”在美国盐湖城举行的2016年全球超级计算大会上，获得国际高性能计算应用领域最高奖——“戈登贝尔奖”。
这是我国超算应用团队近30年来首次获得这一有着计算机高性能应用领域“诺贝尔奖”之称的全球最高奖，标志着我国科研人员正将超级计算的速度优势转化为应用优势，表明中国超算在取得速度优势的同时，在应用领域也正不断缩小与世界先进水平的差距。
要入围“戈登贝尔奖”，不仅需要有世界领先的应用团队、高性能计算软件开发和优化团队，更重要的是要有世界领先的超级计算机。
惊艳世界的“中国速度”
在2016年6月20日和11月14日全球超级计算机500强（TOP500）榜单中，“神威·太湖之光”蝉联冠军，成为世界上运算速度最快的超级计算机。这已是我国超级计算机第八次夺冠。
获此殊荣，得益于科研团队提出的一套适应于异构众核环境的全隐式求解器算法，这一方面可带来长时间数值模拟效率的提升，另一方面也充分发掘了“神威·太湖之光”的强大计算能力。
“神威·太湖之光”超级计算机是由40个运算机柜和8个网络机柜组成，每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中；每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器，一台机柜就有1024块处理器，整台“神威·太湖之光”共有40960块处理器。
如此庞大的“大脑”，其运算速度究竟有多快？
据介绍，“神威·太湖之光”系统的峰值运算速度为12.5亿亿次／秒，持续性能为9.3亿亿次／秒，双双位列全球第一。
也许，抽象的数据还不足以让人们理解它的超级速度，国家超级计算无锡中心主任杨广文曾形象地介绍道：“简单来说，这套系统1分钟的计算能力，相当于全球72亿人同时用计算器不间断地计算32年；如果用2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机作参照，‘太湖之光’相当于200多万台普通电脑。”
速度之快可想而知。但是，如果你认为速度快必然会带来高功耗，那么“神威·太湖之光”将会再次刷新你的认知。
“神威·太湖之光”的低功耗设计堪称全球领先。该系统通过采用直流供电、全机水冷、资源层次化管理等关键技术，建立了从处理器、部件、系统到软件与应用的全方位低功耗设计与控制体系，比目前其它国际顶尖超级计算机系统节能60%以上。
在高速度、低功耗的“神威·太湖之光”平台下，众多科技应用项目得以实现。自6月20日平台开放以来，国内外多个应用团队项目通过使用该系统获得突破，已取得100多项应用成果，涉及气候气象、海洋、航空航天、生物、材料、高能物理、药物、生命科学等19个应用领域。
刷新世界纪录的“中国芯”
“神威·太湖之光”之所以拥有世界最快的运行速度，自然要归功于其强大的硬件支撑。
超级计算机主要是依靠提高并行度和设备的规模来提升计算速度。“神威·太湖之光”拥有超过1000万个处理器核，远远超过此前“天河二号”的300多万个，从而极大地提升了其运算规模和并行度。
尤为令人振奋的是，“神威·太湖之光”首次采用国产核心处理器“申威26010”，实现了所有核心部件的全部国产化。
“申威26010”是一块5厘米见方的薄块，它集成了260个运算核心，数十亿晶体管，达到了每秒3万多亿次的计算能力；单芯片计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机。
“如果没有坚持完全自主生态，没有‘搞十几年不行，再搞十几年’的劲头，不可能有今天核心指标齐头并进的神威。”回忆起过去几十年来受国家技术封锁的历史，并行计算机工程技术研究中心副主任梁军曾如是表示。
上世纪80年代，我国已逐步迈入独立设计和制造巨型机的国家之列，但却因核心处理器等关键部件与技术的短板只能受制于人，直接导致了我国虽是国外超级计算机“大买家”，却无法拥有匹配的“议价权”。2015年4月，美国政府更是宣布，把与超级计算机相关的4家中国机构列入限制出口名单。
然而，我国科技部和工信部早有布局，通过“核高基”专项，支持了核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品的研发，“申威26010”就是该专项的重大研究成果，并成功应用于“神威·太湖之光”高性能计算机系统。
“禁售”非但没有封锁科学技术的发展，反而倒逼我国加快自主研发核心处理器的步伐。如今，刷新世界速度的“中国芯”成为我国自主研发打破国外技术封锁的一柄利器。
“这是一个好的开始，当然，要想匹配世界第一的运算速度，中国的超算应用团队仍任重道远。”长期从事超算应用的国家超级计算无锡中心副主任付昊桓表示。
为了促进超算应用的发展，国家超级计算无锡中心正在运作一种全新的机制，即与应用部门共同成立专题联合实验室，让相关领域最强的专家来引领这一联合实验室的工作，超算中心提供支持、指导或协助进行程序移植，自主研发大型并行应用软件。
在迈向超算强国的道路上，中国正奋勇向前。■