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天河一号从“最快”世界冠军到“最忙”劳动模

发布时间:2017-12-04 阅读:

  银河从“最快”的世界冠军到“最忙碌”的模特工作者 - News - Science Network

  很难说世界上有更快的东西。眨眼之间,它已经完成了数千万亿的计算。这是超级计算机世界,速度永远刷新。

  如果说超级计算机是计算机世界中的珠峰,位于国家超级计算机天津中心的天河一号是中国人插上世界第一座红旗。

  2010年,天河一号继续以每年2570万亿次的浮点运行速度,以每年4700万亿次的持续飞行速度运行。以这样的速度,天河一号今天继续运行。

  今天,它的速度不断超越继任者,但前冠军正忙着。每天要完成超过1,400个任务,满负荷运转;它跑得越来越宽,飞在天空,奔跑在地上,隐藏在地下,一切都在心里,而且清澈透明。

  曾经的世界冠军是先锋

  为了向更多的人解释银河系的速度,技术人员用一个直截了当的比喻:运行1小时,相当于340亿年的13亿人。

  2010年“天河一号”启动的时候,人们对超级计算机还是一个不了解,声音也响了:这么多钱和那么快的超级计算机有什么用?是不是闲着,是不是浪费资源?甚至有用户开玩笑说可以让我玩游戏吗?

  从天河一号开始,中国不再被别人所控制。天津国家超级计算中心主任刘光明了解代表一个国家综合国力的第一速度背后的深刻含义。

  以前,中国没有自己的千万亿次超级计算机。产能过剩的不足,就意味着在气候,气象,海洋,能源,就业等国民经济和民生主要基础领域进行长期预测和探索是很难的。

  加速带来的最直观的变化之一就是外国同事的态度。早些时候,欧美等国家对中国超级计算机的使用价格很高,不仅如此,他们还要求把电脑放在私人房间里,以阻挡技术。

  当天河一号在全球500强超级计算机榜单中名列前茅的时候,很多国外同行都主动来到了中国,问银河一号在CPU和GPU之间高效协作的开创性计算模型。

  作为尖端计算能力的象征,超级计算机与一些高智商的玩具相比,开发和操作它的科学家们也正在研究如何发挥主人的力量。

  在初始运营一年多的时间里,我们也在逐步探索客户的类型和提供的服务。国家超导天津中心应用研究与开发部主任孟祥飞说,如何在各个领域使用强大的计算能力需要一点突破。

  实时预警和优化烟霾管理程序

  在你看到或看到的每一个领域,超级计算机正在改变你的生活。

  有时它可以变成一个飞船,模拟虚拟外太空中飞行的各种大型航天器;有时它可以钻到几公里的地面上,找出石油和天然气藏在哪里。目前的公敌还有雾霾,也是瞄准了方向。

  准确地预测霾是不容易的。中国各个城市的PM2.5恰恰来自工业粉尘排放,车辆尾气,建筑工地和道路扬尘,农村家庭取暖和秸秆焚烧排放,但到目前为止还没有完整的清单。即使在同一个城市,不同地区的雾霾浓度差别也很大。

  由于PM2.5实际上含有许多不同的化合物,所有不同的大小,专家们将阴霾预测称为天气预报+化学。温度,湿度,风压是天气预报的四大指标,雾度大约在70左右,每个数值都不固定,任何指标的变化都会有完全不同的结果,因此雾霾预测的计算是几次预测的天气。

  为了计算车辆尾气对烟雾形成的具体影响,专家们需要建立道路交通尾气排放监测系统。在这个系统中,城市中每个监控站的位置都在地图上标出。通过对路面照相机的监控,在车辆行驶中对车辆的尺寸和类型进行计数,然后自动计算位移。再加上环境污染浓度和气象水平等数据,最终实现车辆排放污染物的实时情况。系统每5分钟刷新一次,将采集的数据传输到天河一号,提供综合数据模型,最终计算车辆尾气对烟雾形成的具体影响。

  这样,银河一号可以把每一个污染源,都精确到点计算,再加上大量的数据分析,在雾霾形成过程中来到不同的污染源,起到什么作用,大大提高了雾霾警告的准确性;并且只需要2到3小时完成预测。

  天河一号掌握了大气化学反应和污染源监测等大数据后,通过模拟计算模型,建立了实时,高精度,大规模的雾霾监测预报系统。更重要的是,基于这些准确的信息,预计可以找到解决烟雾管理问题的办法。

  超年轻的28岁以后的平均年龄

  从任何角度来看,天河一号都是一名真正的模范工人。它每年运行365天,连续运行7个24小时,能始终保持稳定高效的运行;它每天提供超过1400个在线服务,服务近1300个用户,主要用户遍布全国30个省,自治区和直辖市。

  天河一号庞大的服务承载能力是天津国家超级计算中心60多名技术人员,平均年龄28岁的青年人的成果。

  冯晶华考虑了一位老人。 2010年毕业于西安交通大学后,与导师研究过并行计算的冯晶华加入了天河团队,现任国家超级计算天津中心系统管理部主任。

  那个时候国内很少有高校在这方面培训人才,起初我们只有20多个人。冯敬华回忆,从天河一号安装调试,并测试出高效的计算速度,当年夺得世锦赛,年轻人放弃了假期,每天工作十个小时,最繁忙的一周只有20个小时的睡眠时间时间。最后,花了三个多月才完成了一家外国公司一年需要完成的任务。正因为如此,他们被称为铁亚银河。

  用户的需求,我们可以在任何时间,甚至凌晨两三点作出回应。冯靖华表示,天河一号具备强大的团队服务能力,极大地提升了用户体验满意度。

  如今,天河一号是寻找油气资源的石油公司必不可少的先锋,也成为国内最强大的地震资料加工处理平台。

  几年前,天河一号的技术专家和一个研究所历时数月的研究和开发,最终共同开发了拥有自主知识产权的石油地震勘探数据处理核心软件和处理平台。 1个月或更长时间才能完成,现在只需要几个小时,因此,我国石油公司在国际招标中可以获得更大的优势。

  不仅如此,天河一号也参与了许多重大科技创新项目。在脑科学和基因测序方面,国产脑三维成像加速150倍以上,需要5〜6天的小鼠全脑成像,缩短为1〜2小时;与天津大学和华大基因等科研机构进行基因测序等合作,试图破解人类遗传密码;此外还与中国科学院和上海药物研究所合作,从20多万种有代表性的化合物中筛选出抗癫痫药物。在每个项目推广的背后,天河一号不仅仅是一个计算工具。为了使计算速度更快,更准确,更高效,深入参与研发,不断寻求更完美的解决方案。

  3号银河系的出场速度将提高200倍

  今天,银河一号已经七岁了,由于应用范围广,长期以来一直自负盈亏。而且它每天都在满负荷运行,有时会出现应用程序排队的情况,需要更换。

  目前,国家超天津中心与国防科技大学共同研制的天河三号样机的原型研制工作已经启动。原型样机开发将为进一步研发自主芯片,自主操作系统和自主计算下一代自动化第十亿台超级计算机奠定基础。而千亿级的超级计算机不仅提升了运算能力,更重要的是在计算密度,单芯片计算能力,内部数据速率等技术上全面升级。

  今天,天河三号验证系统将完成高性能芯片和互联网等关键技术的突破。原型预计将在今年年底前部署到2018年初。测试稳定后,整个系统将在2020年左右部署。

  速度带来的是真正的经济效益。经过初步计算,天河三号的年实际经济效益将超过百亿元。

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