超算有啥用?如何补短板?九三学社科学座谈会告诉你

来源: 九三学社之声 作者:刘华 发布时间:2017-04-20

2016年11月,在美国盐湖城举办的全球超级计算大会上,由中科院软件所、清华大学、北京师范大学、国家并行计算机工程技术研究中心与国家超级计算无锡中心的专家团队合作完成的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”荣获戈登贝尔奖,国内媒体用“30年来首

2016年11月,在美国盐湖城举办的全球超级计算大会上,由中科院软件所、清华大学、北京师范大学、国家并行计算机工程技术研究中心与国家超级计算无锡中心的专家团队合作完成的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”荣获戈登贝尔奖,国内媒体用“30年来首次”“超算应用诺贝尔奖”“2016中国超算年”等标题来报道这一消息。而这一项目正是基于“神威•太湖之光”超级计算机的应用,更令人振奋的是,“神威•太湖之光”实现了包括处理器在内的所有核心部件全面国产化。

成为世界最快,“中国超算”在过去的30年里取得了哪些成果?展望未来,“中国超算”又当如何布局?日前,九三学社中央在京召开第十一次科学座谈会,来自社内外20余位专家围绕“中国超算的国产创新与应用强国之路”就“中国超算”发展过程、现状、面临的问题、未来布局等方面进行交流碰撞,为更强的“中国超算”出谋划策。

中国超算的国产创新与应用强国之路

4月7日至8日,九三学社中央以“中国超算的国产创新与应用强国之路”为主题,在京召开第十一次科学座谈会

超级计算到底有啥用?

为什么要研究超级计算?科技部高性能计算专家组组长、中山大学数据科学与计算机学院院长钱德沛说:“超级计算是战略性、前沿性的高技术,是发达国家争夺的战略制高点,从高端材料,到生命科学,再到深海探测、空间技术各领域,都离不开超级计算的支撑”。北京应用物理与计算数学研究所研究员袁国兴认为,“超级计算可以解决很多困难的事情,可以提升研究能力、缩短研究进程,节省经费,对提升国家自主创新能力,增强国家竞争力,保障国家安全,促进经济社会发展,丰富精神文化生活,都具有十分重要的现实意义。”用中国科协副主席、中国工程院副院长、中国工程院院士陈左宁的话说,“超算发展的水平体现了一个国家的科技综合实力,是国家创新体系的重要组成部分”。大到核武器试验,小到好莱坞特效制作都离不开超算,超算已成为理论和实验之外的第三种科学研究手段。

我国超算事业起步较晚,从局部突破到综合技术领先,从奋力追赶到逐步超越,经过30年的不懈努力,超级计算已经在一些重要领域得到有效应用,并取得显著成果。中国科学院软件所首席研究员孙家昶认为,“中国超算”荣获戈登贝尔奖,表明了中国人在具有重大挑战的超算算法与特定应用领域取得突破并非不可能,但在高性能计算的整体方面仍与世界前沿有相当差距。

全国政协副主席、九三学社中央主席韩启德出席会议并讲话

全国政协副主席、九三学社中央主席韩启德出席会议并讲话

如何补齐“中国超算”的短板?

长期以来,“中国超算”重“硬”轻“软”,应用软件已经成为制约中国超算发展的瓶颈。“高性能计算应用软件的发展落后于计算机系统的发展已是不争事实。超算的真正危机在于软件,软件成本已成为重要的经济开支”,袁国兴坦言,“软件的发展越来越受到人们的关注,目前许多研究机构、高等院校大量使用商业软件、开源软件,一些软件甚至只是目标程序,很难对物理模型、计算格式、算法进行调整、改进; 计算规模受限制;计算精度、分辨率不高;关键应用受到限制等。必须改变这种状况。”除此之外,高性能计算应用软件的研发要突出多学科的协作,提高大规模并行软件的技术水平。为解决超算软硬件发展不平衡问题,九三学社中央科技专门委员会委员、中国科学院计算所研究员、国家超算济南中心主任张云泉建议成立若干国家并行软件工程中心,统筹全国各行业并行软件的研究、开发、推广和应用,解决国产超算应用软件缺乏和国产超算软件市场占有率低的问题。在硬件方面也并非完全没有问题,用钱德沛的话说,基础关键器件,如处理器、存储器的核心关键技术仍依赖于国外,中国超算事业不能建立在国外技术基础之上, 必须进一步加强基础研究,大力研发自主关键技术,提升超算的核心技术水平和自主可控能力。

硬件、软件的发展都是为了解决应用中的问题,而应用能力不足则是“中国超算”另一短板。有关资料显示,超级计算机的可用期通常只有5至7年,每年的运行维护费用上千万元人民币,有效利用超级计算机,就是要求在计算机的可用期内,快速研制出相关应用程序,从而最大程度发挥超级计算机的平台优势。目前我国超级计算机性能不断提升,能耗越来越大,而应用范围却没有相应扩大,超级计算机在“高性能”与“通用性”一直存在矛盾,甚至有人曾用“十车道高速路上跑着很少的车辆”来形容中国超算的性能与应用的关系。如何推动超级计算与应用发展?袁国兴认为,关键是要使高性能计算在实际应用中真正成为科技创新、适合百姓需求的重要手段;要坚持高性能计算应用软件和高性能计算机系统统筹规划、均衡投资、协调发展。目前,相关商业应用软件仍被国外垄断。钱德沛建议,通过自研、开源、共享等多种手段解决国内应用软件不足,促进大规模应用的发展,从而解决国家面临的挑战性问题、带动中国计算机产业进步。

超级计算是一门典型的交叉学科,其内容涉及计算机科学、计算数学、行业应用领域知识。北京应用物理与计算数学研究所副所长、研究员莫则尧认为,中国超算的研发人才已具备相当实力,但应用人才相对短缺。门槛高、专业性强、学科交叉协作还未形成风气、缺乏鼓励学科交叉合作的具体机制和组织保障,培养高素质跨学科人才显得尤为迫切。除了通过科普,让更多年轻人接触、了解超算,九三学社甘肃省委副主委、中国科学院寒旱所科学大数据中心主任张耀南建议,扩大设置“超算理论+多学科应用课程”的高校范围,加大对“懂计算懂专业”的复合型人才培养力度,大力推动该领域多学科的交叉融合。不仅要加强课程建设、师资队伍建设等,还要拓宽人才培养渠道、结合实践培训用户来解决人才不足问题。 

当前,我国的经济社会和国家安全面临诸多挑战,这些问题的解决都离不开超级计算的强力支撑。与会专家建议,制定国家级超级计算及应用战略规划,明确各阶段目标任务,逐步推进;保证对超算技术的经费持续投入,在国家层面实现对超算环境运行的稳定支持,探索政府支持与市场服务相结合的可持续发展机制;建立产学研用结合、多学科协作的长效机制,形成群体优势力量。

此次科学座谈会共邀请超算领域专家24人,其中社内专家5人。社内外专家通过科学座谈会这一平台,交流科学思想、分享科研心得,为中国超算事业出谋划策。

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