七大技術四大特點打造“中國第一”
一臺千萬億次的“天河一號”，是否等于１０個百萬億次巨型機之和？中國科學院院士周興銘說，系統的效能絕不是各單元計算效能的簡單疊加。
“如果用高性能微處理器直接堆出一個千萬億次的系統，功率會大得驚人，用戶可能連電費都付不起，同時機器的可靠性很低，根本無法穩定工作。表面上看‘干活’的器件多了，結果卻是‘三個和尚沒水吃’。”周興銘說，“天河一號”采用７項關鍵技術，使得“一加一”的結果盡量接近“二”，從而發揮出機器最大的整體效能。
這７項技術包括：多陣列可配置協同并行體系結構、高速率擴展互聯通信技術、高效異構協同計算技術、基于隔離的安全控制技術、虛擬化的網絡計算支撐技術、多層次的大規模系統容錯技術和系統能耗綜合控制技術。
周興銘介紹說，由于采用了一系列創新技術，這臺計算機具有四大特點：
——高性能。無論是１２０６萬億次的峰值性能，還是５６３．１萬億次的Ｌｉｎｐａｃｋ實測性能，均位于國內榜首、世界一流。
——低能耗。能耗是每瓦電創造的計算效能，“天河一號”目前能效為每瓦４．３億次運算，與２００９年６月公布的Ｔｏｐ５００（全球超級計算機前５００強）排名第一的美國“走鵑”（Ｒｏａｄｒｕｎｎｅｒ）相當。參照２００９年６月公布的Ｇｒｅｅｎ５００（全球綠色超級計算機前５００強）排名，“天河一號”可以位居第５。
——高安全。“天河”實現了不同用戶間數據和工作信息的相互隔離。對用戶來說，相當于到銀行租個保險柜，鑰匙掌握自己手里。
——易使用。“傻瓜化”的操作界面和菜單、鼠標等常規操作，讓機器的使用變得簡單。同時，作為一臺國際通用的標準化的超級計算機，“天河”上能運行來自各行業的各種程序，不存在兼容性問題。
公共服務設施承載三大功能
按照工程計劃，“天河一號”將于２００９年底至２０１０年在天津市濱海新區落戶，成為國家超級計算天津中心的業務主機，面向國內外提供超級計算服務。
“天河”工程辦公室主任李楠說，“天河一號”在投入使用后將實現三大功能。
第一，作為提供超級計算服務的全球公共科研設施，“天河”向國內外用戶開放。無論身在何處，用戶都可以通過國際互聯網使用“天河”進行科學計算。
第二，作為產業帶動平臺，“天河”上集中的當今時代最先進的信息技術將逐步轉移到其他產業，從而解決國家與社會發展中的各種問題。
第三，作為吸引人才的平臺，“天河”將進一步匯聚來自世界各地的尖端技術人才，對國民經濟和世界科技的可持續發展作出更多貢獻。
目前中國的巨型計算機用戶主要集中在石油勘探、天氣預報、基礎研究等領域。上個世紀末期，西方發達國家的汽車、建筑、動漫等行業已經開始普及巨型計算機。
“我國對高性能計算機的需求已經進入一個高峰期。”李楠說，“天河”將用于石油勘探數據處理、生物醫藥研究、航空航天裝備研制、資源勘探和衛星遙感數據處理、金融工程數據分析、環渤海生態動力和污染數值模擬、基礎科學理論計算等方面。
與國家超級計算天津中心同時開始建設的，還有位于深圳的中心。這一南一北兩個國家級的超級計算中心，將成為中國高科技發展的重要引擎。
超級計算機是否只是科學研究者的“專利”？李楠介紹說，超級計算機的應用與老百姓的生活息息相關，最常見的天氣預報就是超級計算的結果。而隨著超級計算機的服務能力在未來進一步拓展，很可能會誕生一個龐大的巨型機服務產業，面向個人用戶提供服務。
“比方說，未來的天氣預報可能進一步定時化，個人可以隨時詢問某個局部區域在某個特定時間段的天氣情況。”李楠說。
超級計算機會代替人腦嗎？
如同一場你追我趕的比賽，每過幾年甚至更短的時間，全世界超級計算機的運算速度就會刷新一次。超級計算機的能力有極限嗎？它們是否會在未來代替人腦？科幻電影中計算機統治世界的故事，讓人們對這一古老話題的猜想從未停止。
“計算機無法代替人腦。”國防科技大學教授李思昆說，人腦與計算機的一個根本區別在于，人能夠發現規律，而計算機只能根據人發現的規律和設計的方法進行計算。
李思昆說，超級計算機之所以能與人對弈，就是因為人們把下棋的規律轉化成了可以計算的模型。
“辯證法認為，世界是有規律的。但還有很多問題比如愛情，人類尚未發現其中的規律，而已經發現的規律中也有可計算的和不可計算的。換句話說，只要人類能夠發現規律、并且找到方法把規律變成可計算的問題從而建立起物理和數學模型，計算機就能夠替代人類在這些問題中的勞動。”李思昆說。
人腦的奇妙性，讓科學計算與世界無限未知的哲學命題緊密相連。
僅就代數計算而言的話，“天河一號”一秒鐘能進行１２０６萬億次計算，人卻只能進行大約一次運算。然而，記住對方的長相這樣一個人在瞬間就能完成的圖像識別工作，計算機卻要經歷一個極其復雜的并行計算過程。
“今天看來不可計算的規律，在未來某天也許能夠進行計算。但人類又會不斷發現更多未知的領域和更多不可計算的規律。”李思昆說。
|
