巡礼E级超算预研项目
“三驾齐驱”擎起E级超算自主可控大旗
来源：《中国科学报》2017-03-02 赵广立
不再仅靠“拼速度”，中国超算应用水平已跻身世界一流，中国超算队伍规模也在不断壮大，中国超算开始迈向世界前列。
2016年可称得上是“中国超算年”。这一年，中国超算突破不断：完全由中国自主设计、建造的“神威·太湖之光”蝉联世界最快超级计算机；超级计算机应用领域的“诺贝尔奖”——戈登贝尔奖首次花落中国；中国科技大学超算代表队取得国际大学生超算竞赛总分和最高Linpack性能双料冠军……
不再仅靠“拼速度”，中国超算应用水平已跻身世界一流，中国超算队伍规模也在不断壮大，中国超算开始迈向世界前列。
而在全国两会召开前夕，中国超算再传好消息。此前，国家“十三五”高性能计算专项课题公示了三个分别由中科曙光、国防科技大学以及国家并行计算机工程技术研究中心牵头的E级超算（即每秒百亿亿次计算能力的高性能计算机）的原型系统研制项目，《中国科学报》记者通过多方采访了解到，这三个项目目前均取得了不错的阶段性进展，为2020年如期建成E级计算机开了个好头。
三驾齐驱，样机最迟2018年见
E级超算是世界超级计算机领域公认的“下一顶皇冠”，将有望在解决全球环境污染、能源危机以及气候变化等重大难题上发挥巨大作用。2016年，美国、日本、欧洲和中国几乎同期部署了E级超算系统的研制计划。我国在E级超算的前期预研项目的部署上，选择了由三家优势力量单位齐头并进的策略。
“E级计算的技术路线在国际上也有多条，美国、欧洲、日本的都不相同，中国‘三驾齐驱’的局面也是合理的。”中科曙光副总裁沙超群告诉《中国科学报》记者，仅就处理器而言，这三条路线也各有特色。
国家超级计算无锡中心副主任、十大老牌网堵网址副教授付昊桓在接受《中国科学报》记者采访时也表示，E级超算预研制的三家单位在技术层面各具特色、各有所长，三家单位通过E级原型系统的研究，能够有更多的技术突破，“可以为后续E级系统的研制积累更多的技术经验”。
国家超算天津中心研发部部长孟祥飞则认为，“三驾齐驱”的局面可以很好地促进和形成国内超级计算机研制技术的相互竞争和相互促进，确保我国超级计算技术持续快速更新。
“通过三条技术路线的验证，将为最终E级系统的技术路线的选择提供最直接的依据。”沙超群说。他同时表示，由中科曙光负责的预研项目预计将于2018年5月完成。而据记者了解到的信息，由国防科技大学牵头的E级计算机原型样机研制计划或将于2017年底至2018年年初完成，由国家并行计算机工程技术研究中心牵头的预研项目也将于2018年完成。这意味着，2018年三项目的3台E级计算机样机将与国人见面。
自主可控，擎起中国创造大旗
问及“与此前的超级计算机研制项目相比，E级超算系统的研制有什么新的特点”，受访专家几乎一致地回答：自主可控。
沙超群告诉《中国科学报》记者，我国E级计算的研制不仅将采用自主可控处理器和加速器、实现在超算核心部件上的突破，预计还将提出新的E级机体系结构，并从计算系统、网络架构、存储架构、系统软件、冷却系统、应用支撑等多方面实现自主创新，在关键技术上取得突破。
“E级超算项目最大的特点就是自主可控，即核心技术必须全部采用自主技术，包括核心处理器、互连网络与基础软件等。”付昊桓对《中国科学报》记者说，E级计算机系统研制的主要目标就是依托自主可控技术，研制适应重大应用需求的E级高性能计算机系统，同时研发一批关键领域的高性能计算应用软件，构建高性能计算机应用生态环境。
付昊桓进一步提出，因“神威·太湖之光”已全部实现了自主可控目标，并且其处理器、计算机体系结构和冷却技术方面已十分先进且具有特色，在E级计算机系统研制方案上国家并行计算机工程技术研究中心将很有可能继续延用“神威·太湖之光”先进的体系结构，在此基础上继续研制新一代国产“申威”异构众核处理器，使得单芯片计算能力和性能功耗比大幅度提升，同时进一步完善软件生态环境，“有望争取100个机柜规模实现E级计算机系统目标”。
孟祥飞也表示，中国E级计算机研制，将全方位采用自主技术进行研制，不仅是使用自主高性能计算芯片，还有自主高速互联通信技术、自主操作系统等诸多方面。
“未来E级超级计算机将突出全部采用自主技术进行研制的自主创新特点，从CPU、加速器和高速通信三大类芯片，到操作系统，再到运行计算环境等完全自主。”孟祥飞说，“也就是在这个‘超级大脑’里，‘神经元’‘神经网络’和‘脑功能分区与实现’都要自主设计和自主实现。”
不唯指标论，支撑更多E级应用
技术创新还不是中国E级超算计划的全部，三方受访专家还提出，在实现信息技术创新的同时，还要进一步加强应用创新，特别是面向重点领域（如石油勘探、气象与气候和生物医药、新材料等）的高性能计算软件研发。
“我们的计算能力已经具有世界领先水平，但是超算能力的发挥需要高效的行业应用软件的全面支撑。”孟祥飞告诉记者，目前我们除了个别领域有一些有代表性的软件外，大部分行业里面的超算开源软件、工程商业软件都由国外控制，我们要结合自主超级计算平台，重点培育和支持科学研究、工程计算、大数据分析处理等领域的自主高性能软件创新。
“E级计算机系统将作为国家重大科技基础设施，必须要满足国家重大挑战性需求。”付昊桓对《中国科学报》记者说，在E级系统研制过程中和正式运营后，国家将继续推动重点应用单位和计算机研制单位合作，在航空航天、海洋环境、全球变化、生命科学、新能源新材料等领域开展重大应用。
传统重大行业应用和重大科学研究领域的应用无疑将成为E级超算的重要用武之地。此外，沙超群提出，E级超算不仅要支持传统的高性能计算软件，还要支持云计算、大数据、人工智能等新兴应用，避免E级超算曲高和寡的局面，“使其在我国科学研究和经济与社会发展中发挥更重要作用”。
“中科曙光在E级系统的硬件和应用软件研发方面齐头并进，安排了很多资金进行应用软件开发，与硬件协同设计、同步完成，以避免后期硬件用不起来的尴尬。”沙超群说。
他还指出，未来的E级系统在专用性和通用性上如何取舍，将会是值得思索的问题。
孟祥飞也表达了同样的看法：“我们也要充分认识到，超级计算的发展是技术驱动和应用驱动的协调统一，超级计算的发展不能唯技术论、唯指标论，要充分考虑研制出来的超级计算机能更充分的符合和满足各领域创新应用需求，实现超级计算对国家科技创新和产业发展的综合支撑作用。”
编辑：徐静
