算天算地算人，这台登上“世界超算500强”的“天河二号”到底多厉害

近日，安装在国防科技大学计算机学院天河楼的“天河二号”超级计算机。图/记者杨旭

提起超级计算机，不少人都听过国防科技大学的“天河”系列。这个“超级神器”究竟有多神奇？它能干些什么？与我们的生活有什么关系？

带着这些疑问，在2019世界计算机大会召开前，潇湘晨报记者走进国防科大计算机学院天河楼，采访了国防科大超级计算机研发团队。

“天河”系列7次登上“世界超算500强”榜首

国防科大计算机学院天河楼，宽敞明亮的机房里，一排排黑色机柜排列有序，机柜上“天河”二字循环亮起。虽然每排机柜彼此分开，但它们工作时是彼此相联的，其实是一台计算机。

“高超速度、超大容量是‘天河二号’超级计算机的最大特点。”国防科大计算机学院教学科研处副处长管剑波介绍，“天河二号”的超算能力十分强大，效率非常高，而且能耗低，达到了世界先进水平。

说起超级计算机，管剑波如数家珍。他介绍，改革开放之初，由于没有高性能计算机，我国勘探的石油矿藏数据和资料不得不送到国外去处理，不仅费用昂贵，而且受制于人。1978年，邓小平在全国科技大会上批准研发超级计算机。同年，邓小平将巨型计算机研制工程交给当时的长沙工学院，也就是现在的国防科技大学。时任长沙工学院计算机研究所所长的慈云桂当时已是60岁高龄，他立下军令状：“就是豁出我这条老命，也一定要把我们自己的巨型机搞出来！”尽管当时技术基础、生产工艺等都与先进国家存在巨大差距，甚至是空白的，但五年后，研发团队突破了所有的关键技术，完全自主地研制完成了银河-1超级计算机。

1983年12月22日，我国第一台每秒运算达1亿次以上的“银河”计算机在长沙研制成功，我国成为继美国、日本之后，全球第三个有巨型计算机研制能力的国家。随后，10亿次的“银河II”和100亿次“银河III”巨型计算机相继在长沙问世。

2009年10月，中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”诞生，其升级系统于次年首次在“世界超算500强”上夺冠。2013年5月，峰值速度达5.49亿亿次的“天河二号”亮相，先后6次登上“世界超算500强”榜首。

从我国巨型计算机“零”的突破，到“天河”超级计算机7次位居世界超算榜首，我国高性能计算经历了从“跟跑”到“领跑”的历史跨越。目前，我国以“天河”为业务主机已建成天津、广州、长沙三大超算中心，构建起生物计算与个性化医疗、天文地球科学与环境工程、智慧城市大数据和云计算等多个应用服务平台，为国内外数千家用户提供高性能计算和云计算服务。

正在攻关新一代百亿亿次级超级计算系统

国防科技大学计算机学院研究员李琼表示，超级计算机不仅为生命科学、地球物理等大科学大工程的探索提供无限的可能性，同时也在与我们息息相关的天气预报、高铁隧道、医疗科技等领域大显身手。可以说是，“算天”“算地”“算人”都很拿手。

天气预报大家天天看，它究竟是怎样“出炉”的呢？李琼介绍，目前，我们看到的天气预报是预报模型与气象数据传到天河超级计算机上，通过计算得出预报结果。从2017年开始，广州的气象预报系统开始由“天河二号”运行。以前，华南地区的天气预报以3公里乘以3公里作为一个网格，现在1公里乘以1公里是一个网格，计算量提高了27倍。每12分钟，“天河二号”就能给出每平方公里内6小时的天气预报。

还有大家熟悉的大型客机C919，通过应用流体力学的原理，在“天河二号”超级计算机上模拟飞机在空气中的状态，改进飞机的性能。如原来的高成本飞机，通过超级计算机模拟风洞试验，达到同样的效果，6天可完成过去两年工作量。

一列火车有2800多个零部件，超级计算机不到1秒就能全部识别，并能判断出是否有裂缝等故障。同时，在高铁的设计优化过程中，“天河二号”为列车外形气动性能、车/隧道耦合压力波等数值模拟研究提供了强有力的支撑，使高速列车数值计算的精度和效率均获得了大幅提升，为“中国速度”保驾护航。

“一年内是否有关键部位脆性骨折？”“每天日照是否低于30分钟？”这些专业的“就诊”问题，可不是来自于经验丰富的医疗专家，而是从骨质疏松人工智能筛查机器人里传出。基于国家超级计算长沙中心的大数据，骨质疏松人工智能筛查机器人“大脑”中，涵盖了200余种骨质疏松风险体征的问题库，可精确“问诊”骨质疏松症，3至5分钟内提供个性化诊疗报告，准确率超过90%。

“眼下我们正在向新一代百亿亿次级超级计算系统开展新一轮攻关。”李琼介绍，未来超级计算机与人工智能和数据处理的结合将日益密切。

潇湘晨报记者陈张书长沙报道