國家超級計算廣州中心業務主機——“天河二號”超級計算機系統 羊城晚報記者 湯銘明 攝
廣州——深圳
大氣海洋環境、天文地球物理、工業設計製造、新能源新材料、生物醫療健康、智慧城市雲計算……越來越多的前沿領域正在加入超級計算的應用之中。在廣東，分別有國家超級計算廣州中心和深圳中心（以下分別簡稱為“廣州中心”和“深圳中心”）兩大超算中心。其中，廣州中心配置了“天河二號”超級計算機系統，可廣泛應用於高新產業和現代服務業、數字城市建設及其他科研領域，具有峰值計算速度每秒5.49億億次、持續計算速度每秒3.39億億次雙精度浮點運算的優異性能，曾連續六年位列全球超級計算機500強第一位。深圳中心則配置了國產曙光6000超級計算機系統，該主機系統於2010年5月經世界超級計算機組織實測確認，運算速度達每秒1271萬億次(峰值3000萬億次)，可廣泛運用於結構強度、動力學、運動學、碰撞安全、流體力學的工程計算等。兩大超算中心均是國家在“十二五”期間部署的重大科技創新平臺，是支撐國家實施創新驅動戰略和服務地方產業發展的重大科技基礎設施。
完成3萬億
粒子數數值模擬
創世界紀錄
中微子是自然界中最基本的粒子種類之一，號稱“宇宙幽靈”。它在宇宙誕生後約一秒鐘就脫離其他等離子體物質的影響，形成看不見的宇宙背景。它是宇宙演化過程和各種天文現象的參與者和見證者。由於中微子質量小、不帶電且運動速度快等物理特點，只能依靠大規模宇宙學數值模擬而被“間接”測量，從而獲得有關中微子質量的重要信息。
而能做到宇宙量級的計算，只有超級計算機才能完成。
2017年，在“天河二號”的幫助下，來自北京師範大學天文系的研究團隊，首次測量到了以往任何宇宙學數值模擬都看不到的中微子在宇宙結構中的微分凝聚效應，在當今和未來的宇宙學觀測中開闢了一條獨立測量中微子質量的道路。
該項研究比美國阿貢國家實驗室的Mira超級計算機去年進行的1.07萬億粒子數數值模擬超出兩倍多，創造了新的世界紀錄。對多達3萬億粒子數中微子和暗物質的宇宙學進行數值模擬，它好比一架“像素”極高的“超高速攝像機”，通過上述模擬能夠“還原”出宇宙清晰而漫長的演化“視頻”，使宇宙大爆炸1600萬年之後至今約137億年的漫長演化過程得以“呈現”，為通過天文觀測手段測量中微子質量帶來了新的契機和希望。
據最新數據，廣州中心“天河二號”用戶總數已經突破了3000家，成為全世界用戶數最多、利用率最高的超級計算系統之一。廣州中心主任盧宇彤教授表示，中心堅持技術、應用、服務三位一體全面發展，支撐基礎科研能力、創新能力不斷提升。通過在全國部署超算分中心，服務覆蓋粵港澳大灣區及廣深創新走廊，進一步輻射全國。
而深圳中心創造性地將超算資源應用於雲計算服務，並因此而獲國家科技進步二等獎。這一創造性運用，使得計算機資源既滿足高性能計算需求，又能提供強大的雲計算服務能力，使超級計算機資源得到更充分的應用，是計算機資源服務形式最為寬泛的超算中心，目前在計算資源利用率上為全國最高。
“目前我們超級計算機的計算能力利用率已經完全飽和。”深圳超算中心相關負責人介紹。深圳超算中心堅持“有所為、有所不為”的市場策略，向社會提供高性能計算、雲計算和IDC等多元化服務，計算資源廣泛應用於氣象、科研、工業等關鍵領域。
中心承擔的國家發改委雲計算重點示範工程項目——深圳市雲計算公共服務平臺，已開發完成政務雲、健康雲、教育雲、工業雲、測試雲、檔案雲、氣象雲、備份雲、警務雲、招標雲、渲染雲、血液雲、工程大數據雲以及電子賬單、應用商店等“十三雲一單一店”，為政府機構、企事業單位、家庭和個人提供安全的虛擬網絡空間以及各類豐富的雲應用服務，機構用戶超過2萬家，個人用戶超過1200萬人。
將打造E級計算機
計算能力提升千倍
置身於粵港澳大灣區城市群，不論是上學讀書，還是交通出行、去政府部門辦事、看病掛號，都和中國超算深圳中心脫不開干係。記者從深圳中心瞭解到，在寸土寸金的深圳大學城，位於國家超級計算深圳中心南部的一塊空地虛席以待，這裡未來將建設E級超級計算機。
順應全球新一輪科技革命潮流和趨勢，深圳上馬了一批大科學裝置工程。國家超級計算深圳中心主任劉明偉說，E級計算機將使中心的計算能力提升1000倍，每秒可進行百億億次數學運算。劉明偉介紹，E級計算機將成為粵港澳大灣區重要的大型科學裝置，為灣區基礎科學研究、雲計算、大數據和人工智能提供強有力支持，同時也為大灣區的科技創新提供有力支撐。
2017年12月16日，廣州中心正式發佈了“天河星光”雲超算平臺2.0，從此用戶開啟了“一個網頁”訪問“超算中心所有資源”的時代。據介紹，該平臺是由中心自主研發的超算應用產品，融合高性能計算、雲計算、大數據應用，支持跨軟件、跨領域的耦合工作流，集成基礎設施服務、高性能與可視化、大數據與深度學習，以及數據快傳、冗餘備份、數據管理等增值服務的多元化功能。基於天河星光，目前已實現了大氣海洋環境、CFD與工業製造、生物醫藥健康大數據、視頻交通大數據、深度學習與認知智能等應用。
在2018國際超級計算大會公佈的TOP500榜單亮點解析中，廣州中心代表我國成為世界上最強大的超算中心之一。如今，人工智能的熱潮席捲全球，廣州中心是最早實施高性能計算與大數據融合創新發展策略的超算中心。而廣州中心正在積極計劃，一是將應用優勢進一步擴大，二是將系統進一步升級。“天河二號”也將推動電子政務、數字中國建設等領域的應用升級，創造出更多標誌性超算應用成果。
廣州中心總工程師杜雲飛：讓超算離市民更近
廣州中心總工程師杜雲飛，是“天河二號”超級計算機的設計者之一，他用十年的時間見證了超級計算機從“天河一號”向“天河二號”的進化之路，也見證了中國超算技術的不斷飛躍。回憶當年，正是對於計算機專業的嚮往和憧憬，讓他在高考時選擇了這一領域。2008年，杜雲飛從國防科技大學畢業後，就進入了“天河一號”的研發團隊。
他回憶道，當時的計算機專業屬於前沿而神秘的領域，在參與天河系列聯機調試的那些日子裡，他和同事們每天兩點一線，從宿舍到實驗室，全天24小時輪班，每天只能休息五六個小時。
此後，他和團隊又陸續構建了天文物理、大氣海洋、工業設計製造等應用軟件平臺，建立了基於超算的雲計算和大數據平臺，他希望能夠通過團隊的努力，讓超算距離市民越來越近，希望在不久的將來，可以讓更為精準的天氣預報、3D動畫的完美渲染等等改變市民們的生活。他希望能夠繼續為中國的超算事業而奮鬥，將“天河二號”應用在世界每個角落是他的夢想。
杜雲飛認為，未來超算的發展方向，必定是與人工智能的相結合，計算能力在人類生活中將佔據越來越重要的作用，過去的超級計算機主要關注的是科學工程應用，而在未來，超級計算機與人工智能和數據處理的結合將日益密切。
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