百億億次超級計算機也稱“E級超算”，被公認為“超算界的下一頂皇冠”。

《科技日報》記者26日獲悉，由國防科技大學牽頭研制，運算速度預計可達“天河二號”10倍以上的“天河三號E級原型機系統(tǒng)”已在國家超級計算天津中心完成研制部署，并于22日順利通過項目課題驗收，將逐步進入開放應用階段。

該原型機系統(tǒng)采用了三種國產(chǎn)自主高性能計算和通信芯片。它的部署完成并順利通過驗收，預示著中國E級計算機將很快進入實質(zhì)性研發(fā)階段。在此基礎上，“天河三號”超級計算機預計于2020年研制成功。

這是7月26日拍攝的“天河三號”E級原型機全貌。新華社記者 毛振華 攝

百億億次超算研制計劃早于美日

據(jù)新華社報道，國家超級計算天津中心主任劉光明表示： “超級計算機已成為一個國家信息技術創(chuàng)新的核心驅動，國家綜合國力提升的強大支撐，以及快速發(fā)展高端信息技術的牛鼻子?！?

當前，新一代百億億次超級計算機的研制計劃是國際上高端信息技術創(chuàng)新和競爭的制高點。美國和日本均已提出E級超級計算機的研制計劃，擬在2020年或之后完成研制。而我國的百億億次超級計算機的研制計劃也早已提上日程。

我國超算問鼎世界桂冠是從部署在國家超級計算天津中心的“天河一號”起步。

一路走來，先后有“天河二號”和“神威·太湖之光”等傳承和發(fā)展。面對超算發(fā)展新趨勢，2016年，科技部結合“十三五”發(fā)展規(guī)劃，通過國家重點研發(fā)計劃支持，開始分兩期啟動我國E級計算機研制計劃。第一期主要為“E級計算機關鍵技術”研究，安排了三個E級原型樣機的研制，第二期為具體研制E級計算機。

國防科技大學和國家超級計算天津中心等團隊合作承擔了“天河三號E級原型機系統(tǒng)”研制項目。

經(jīng)過兩年多的持續(xù)關鍵技術攻關和突破，原型系統(tǒng)研制成功，并在國家超級計算天津中心部署完成，7月22日順利通過科技部高技術中心組織的分項課題驗收，隨后將逐步進入開放應用階段。

在原型系統(tǒng)基礎上，“天河三號”超級計算機有望于2020年研制成功，其運算能力將比“天河一號”提高200倍，存儲容量提高100倍。

關鍵技術突破為“天河三號”整機系統(tǒng)提供設計方案

 相比上一代超級計算機，“天河三號”是一個劃時代的先進技術作品。它實現(xiàn)了豐富的技術創(chuàng)新，這在原型機上已經(jīng)得到淋漓盡致的體現(xiàn)。

據(jù)《科技日報》報道，相關負責人透露，“天河”系列超級計算機已經(jīng)全面掌握五大自主核心技術，即具有自主知識產(chǎn)權的四大芯片和自主操作系統(tǒng)，所有核心技術和產(chǎn)品均不再被國外“卡脖子”。

目前，通用CPU和加速器CPU、互連通信路由芯片和互連接口芯片，均已裝配在“天河二號”2期系統(tǒng)中，打破了2015年美國對國防科大和“天河”系超算中心的CPU禁運，而“天河三號”超級計算機將對這四大芯片進行全面升級。

目前，“天河三號E級原型機系統(tǒng)”實現(xiàn)了四大自主創(chuàng)新，即三款芯片——“邁創(chuàng)”眾核處理器（Matrix-2000+）、互連接口芯片、路由器芯片；四類計算、存儲和服務結點，10余種PCB電路板；新型的計算處理、高速互連、并行存儲、服務處理、監(jiān)控診斷、基礎架構等硬件分系統(tǒng)；系統(tǒng)操作、并行開發(fā)、應用支撐和綜合管理等軟件分系統(tǒng)。

負責人介紹，“天河三號E級原型機系統(tǒng)”實現(xiàn)了可適應科學計算和數(shù)據(jù)處理多應用需求的柔性體系結構，突破了計算、訪存、通信三方平衡的高性能計算結點技術，可支持十萬結點規(guī)模的高速互連和光電混合高速信號傳輸技術、高效靶向散熱冷卻技術、用戶透明的高性能計算環(huán)境軟件支撐等技術。這些技術通過幾十年的積累和不斷創(chuàng)新，在“天河”超級計算機系統(tǒng)核心關鍵技術上已實現(xiàn)了整體自主可控。

 “‘天河三號E級原型機系統(tǒng)’關鍵技術的突破和系統(tǒng)研制，也全面為‘天河三號’整機系統(tǒng)提出了計算、訪存、通信性能平衡的設計方案?！彼硎?，“未來‘天河三號’E級超級計算機將對已經(jīng)設計生產(chǎn)的三款計算、互聯(lián)通信核心芯片再進行全面升級，同時基于飛騰CPU設計新的多核CPU，實現(xiàn)可支持海量數(shù)據(jù)存儲的層次式存儲系統(tǒng)，對適用高性能計算和高效大數(shù)據(jù)處理的柔性體系結構進一步優(yōu)化。計劃利用2—3年的時間打造出全自主的具有國際領先水平的新一代‘天河三號’E級超級計算機?！?

應用驅動諸多領域發(fā)展

在國家超級計算天津中心主任劉光明看來，性能卓越的國產(chǎn)新一代超算“既好看又中用”。它將有助于解決我國高性能計算能力問題，為解決我國國民經(jīng)濟和科學研究等領域的挑戰(zhàn)性問題提供不可替代的重要技術手段。同時可直接提高科研院所的科技創(chuàng)新能力，提升企業(yè)核心競爭力。

“國家超級計算天津中心是國際上首個依靠高技術服務實現(xiàn)收支平衡的超算中心?！眹页売嬎闾旖蛑行膽醚邪l(fā)部部長孟祥飛介紹，中心使用的“天河一號”已經(jīng)是世界上獲得最廣泛應用的超級計算機，每天運行的計算任務超過1400個，用戶涵蓋油氣勘探、高端裝備制造、藥物研發(fā)、霧霾預警預報等領域的重點科研、企業(yè)、政府機構近1600家。

 “天河一號”累計支持國家科技重大專項、國家重點研發(fā)計劃等重大項目超過1300項，涉及經(jīng)費超過20億元，取得國家級、省部級等重要獎勵成果及出版成果超過2000項。通過先進產(chǎn)品設計、先進工藝優(yōu)化、先進材料研發(fā)等，為企業(yè)年均新增經(jīng)濟效益超過30億元。

 孟祥飛說，未來，國家超級計算天津中心將依托“天河三號”，構建超級計算與云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能深度融合的高性能計算服務平臺，將在長效高分辨率氣候氣象預報、大規(guī)模航空航天數(shù)值風洞、地震地質(zhì)研究和油氣能源勘探、腦科學與基因工程等一系列超大規(guī)模計算與模擬，以及涉及國計民生、信息安全的政務數(shù)據(jù)、醫(yī)療衛(wèi)生、基因健康等大數(shù)據(jù)分析處理領域，發(fā)揮支撐和平臺作用。

 該中心還將進一步引領天津智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，以“京津冀大數(shù)據(jù)協(xié)同處理中心”等為載體，對接雄安新區(qū)，全面服務京津冀協(xié)同創(chuàng)新，成為京津冀區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展的重要引擎。

（綜合自科技日報、新華社）