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“珠江科学大讲堂”第六期:超级计算及其在广州的发展

[日期:2013-05-23] 来源:南方网  作者:未知 [字体: ]

  22日下午14:30-17:00,由广州市科技和信息化局、羊城晚报社、广东科学中心三方联合主办的大型系列科普讲座“珠江科学大讲堂”第六期邀请国防科学技术大学计算机学院副院长李楠教授作题为《超级计算及其在广州的发展》的演讲。

  主持人:尊敬的李楠副院长,各位来宾,各位媒体朋友们,大家下午好!精彩纷呈的2013年广州科技活动周开幕式刚在黄埔体育馆落下帷幕,今天我们在广东科学中心举行珠江科学大讲堂第六期专题讲座,在此我谨代表广州科技和信息化局、广州科普基地联盟欢迎各位领导、嘉宾的到来,对各位领导、专家、科普基地联盟各成员单位对讲堂的大力支持表示衷心的感谢! 2013-05-22 14:40:49

  主持人:首先,请允许我介绍出席今天大讲堂的嘉宾,他们是:国防科学技术大学银河天河办公室成员、计算机学院副院长李楠教授,广东科学中心党委副书记朱才毅,市政协教科文卫体委员会副主任陆庆光,广州市司法局副巡视员陆永安,出席今天讲座的还有来自广州市直机关单位、科研院所、科研企业的同志,还有广州地区高校的同学们,欢迎你们。 2013-05-22 14:47:24

  主持人:同志们,珠江科学大讲堂自2012年6月在广东科学中心开讲以来,到现在已经举办了第六期,在我们前五期的讲座中,中国工程院邬贺铨院士,中国工程院杨胜利院士,中国工程院李立浧院士,中国科学院魏奉思院士、周克崧等院士进行了精采演讲,吸引了广大群众的参加,为加快国家创新型城市、智慧广州搭建了一个高端的讲台,为公众提供了一个了解科技新动态的高层次平台,今天我们又非常荣幸邀请到了国防科学技术大学计算机学院副院长、天河二号工程副总指挥李楠教授作为我们第六期的主讲嘉宾,李楠教授现任国防科学技术大学计算机学院副院长,天河二号工程副总指挥,天河超级计算机系统新闻发言人,专职从事银河天河超级计算及系统研制和推广应用。先后参与银河-3、银河-4、银河-5、银河-6、银河-7以及天河一号、天河二号超级计算机系统研制工作,在超级计算机体系结构、网络通信、系统软件、应用软件等领域取得了一系列重要成果,荣获国家科技进步一等奖2项、部委级科技进步一等奖3项。2011年起,参与主持广州超级计算中心的论证、建设和天河二号的研制工作,是广州超级计算中心领导小组办公室核心成员。 下面,让我们以热烈的掌声欢迎李楠教授给我们带来精彩的演讲! 2013-05-22 14:49:46

  李楠:各位来宾,下午好!非常高兴有这样一个机会跟大家进行学术交流,也感到有点惶恐,大家冒着瓢泼大雨来听我的讲座,希望我的讲座能够物有所值。我习惯站下来讲。我给大家汇报的题目是《超级计算机及广州超算发展的思考》。主要是十个问题,什么是超级计算机?为什么要造超级计算机?超级计算机难在什么地方?世界大国怎样重视和发展超级计算机?超级计算机有些什么相关概念?中国超算的发展现状、国际超算的发展现状分别是怎样的?国际国内超算发展态势是怎样的?中国超算发展与广州超算发展的思考有哪些? 因为大家是来自不同的专业和行业,所以我尽可能讲得通俗一点,讲的过程当中有什么问题欢迎大家提出来,由于有很多观点和认识是我个人的体会,可能有不正确的地方,也欢迎大家批评指正。 2013-05-22 14:50:54

  李楠:首先看什么是超级计算机? 超级计算机是同时代里,运算速度达到最高级别的大容量巨型计算机,这里有两个定语很关键,首先是“同时代里”,计算机的发展速度非常快,同时代里计算机的发展区别非常大,这是以时势来论英雄的一个行业。第二是“最高级别”,也就是说超级计算机是在这个时代里运算速度处于最高级别的计算机,它具备了这样一些特征,首先是速度超级块,单位是FLOPS,即每秒双精度浮点运算的次数,大家知道,浮点数是带有小数位的实数,双井度浮点数是用64个二进制位表示的浮点数,双精度浮点数相当于15-16位长的计算进制。在当今时代是P级计算迈向E级计算的时代,P级(千万亿次)超级计算机运算1小时,相当于13亿人同时用计算器计算20年(1人,1次/秒)。我们就是拿计算机一秒钟也算不到15位到16位的时速, 因此这个速度是非常惊人的。国防大学研制的中国“天河一号”超级计算机是4.7P,夺取了2010年的世界第一,(图示)安装在国家超级计算天津计算中心“天河一号”的计算机全景图。2011年日本研制的“京”计算机是11P,即1.1亿次,2011年超过了“天河一号”夺取了世界第一。(图示)日本“京”计算机图片,规模非常大。2012年上半年美国IBM研制的“红杉”达到了20P,夺取了2012年上半年的世界第一,(图示)“红杉”照片,这是一个裸机,还没安装外壳。2012年下半年美国Cray“泰坦”研制27P计算机,夺取2012年下半年世界第一。大家可以看出来,世界大国对超级计算机的竞争非常激烈。 2013-05-22 14:55:22

  李楠:目前美国、日本正在筹划研制E级超级计算机,它是100亿亿次,这个机器如果研制成功的话,它的规模将是“天河二号”的10倍,美国是计划在2018年左右实现,日本计划在2020年前实现,日本这个机器主要将用于地震、海啸灾难预测和生命科学、新药医学领域,美国应用的主要领域更加宽泛一些。 2013-05-22 14:55:52

  李楠:(图示)“泰坦”计算机图片,这是美国的工程师在现场安装超级计算机的一些场景。 目前,我们在国家科技部的支持下,国家科技部“十二五”863重大项目立项研制天河二号,国家下达的指标是100P,即10的17次方,这个机械将作为我们正在建设当中的国家超级计算广州中心心的主机,安装在中山大学大学城校区,来为广东省、广州市以及周边地方提供超级计算服务。万庆良亲自把科技部的指标往上提了10个P,我们现在跟广东签订的合同是110P,即要超额完成国家下达的任务,如果这个机器做完的话,它的速度是11亿亿次。这个工程从2012年开始研制,到2015年底前完成,分为两期工程,一期标志性成果马上在下个月的17号在国际国内同步发布,因为一些敏感的数据和原因,我现在暂时还不便向大家汇报一期成果的情况,欢迎大家在6月17日关注当天晚上的《新闻联播》。二级工程将在2015年年底前完成,这是我们正在研制的“天河二号”的基本情况。(图示)“天河二号”正、侧面图。 2013-05-22 14:58:15

  李楠:二是超级计算机容量超级大。“天河一号”的存储容量是1千万亿个字节,美国的泰坦是1亿亿个字节,“天河二号”将超过1.5亿亿个字节,我做了一个换算,大概“天河二号”如果全部来存数字图书的话,相当于可以存750亿册10万字的图书。2013-05-22 14:58:58

  李楠:三是体积超级大。“天河一号”有138个机柜,日本“京”达到864个机柜,美国IBM红杉有96个机柜,Cray泰坦有200个机柜,占地非常大。“天河二号”全系统110P的规模大概相当于300个机柜,按照同等性能来折算的话,110P“天河二号”的性能是美国泰坦的4倍,但是我们的体积只是它的1.5倍,这说明“天河二号”的计算密度将显著高于泰坦,计算密度越大就意味着这个机器越省地方越“苗条”。 2013-05-22 14:59:50

  李楠:四是耗电超级多。“天河一号”的耗电是4个兆瓦,日本的“京”达到12.66兆瓦,美国红杉7.89兆瓦,泰坦8.2兆瓦。预计“天河二号”110P约30兆瓦,性能是泰坦的4倍,功耗约为泰坦的3.6倍,“天河二号”能效比将高于泰坦,这是非常重要的,挑战性也是非常强的。 2013-05-22 15:01:12

  李楠:五是造价超级贵。日本的“京”花了1100亿日元,相当于60多个亿人民币。美国的红杉和泰坦的花费都超过10亿美元。“天河二号”的研制经费也在10亿人民币以上,因此,造价是特别贵的。 这是我归纳的五个超级多、五个超级大。 2013-05-22 15:01:59

  李楠:这个东西耗电这么多,而且这么贵,那么为什么要造超级计算机呢?超级计算机是解决大科学、大工程、产业升级和信息化建设各挑战性问题必不可少的工具。 2013-05-22 15:04:51

  李楠:首先来看大科学。科学研究有三大手段,首先理论研究,再通过实验来验证理论,发展理论,自从上个世纪40年代计算机诞生以后,计算已经成为科学研究一个越来越重要的手段和工具,所谓大科学问题都是涉及到人类生存的一些大的问题,也涉及到很多纯科学研究的问题。举个例子,比如说宇宙的起源,大家看到的是美国泰坦给出的计算机计算例子,宇宙在50亿年以前是非常密集,经过10亿年的演化,到今天宇宙已经膨胀了。再比如说日本,大家知道日本是一个地震多发国家,地震还引起海啸等灾害,日本的计算机主要用于生命科学和地震海啸预测等方面。比如“天河一号”计算机,现在天气预报是用银河、天河这样的超级计算机来进行的。过去天气预报大概是两到三天,现在看到的《新闻联播》还是预报明天或者是后天的天气,大家从国家的军事或者重大活动是希望越提前越好,“天河一号”通过两小时的计算就可以预测一周以后的气象情况,当然这还远远不够,如果将来的超级计算机能够预测冰灾,比如2008年南方有很重大的冰灾,如果能够提前十天半个月预测出来,就可以避免很大的损失,更不要说地震预测了,如果要是把地震预测了,那对人类的贡献确实是非常大的。 这样一些问题我们说它涉及到人类的生存和发展,过去都是美国、欧洲、日本的科学家在这方面进行比较多的研究,中国的研究相对来讲要薄弱一些,过去我们主要是解决穿衣吃饭和发展的问题,到了今天我们的国力有很大的增强,中国人占了世界1/5的人口,我们有责任也必须来研究这样一个大的科学问题,这涉及到我们的子孙后代的生存环境,涉及到以后的地球的变化趋势,特别是这样一些大科学问题的研究,通常涉及到纯科学方面的重大理论突破,这方面再转化到应用科学上,它可以带来巨大的应用价值,这些问题的研究都产生了很多诺贝尔奖的获得者,如果我们中国将来有人获得诺贝尔奖的话,一定是在这些大科学研究问题上所取得的成果。 2013-05-22 15:10:57

  李楠:再看看大工程。大工程主要要解决高置信度、全三维、全过程数值模拟机大数据处理。这些通过实验手段没法做,只能拿计算机来进行模拟。比如说载人航天、深海探索、地球模拟、核电站工程、能源勘探等等,这些都需要用计算机来进行模拟,才能对挑战性问题进行解决,超级计算机是这些工程必不可少的支撑平台。 2013-05-22 15:11:34

  李楠:三是产业升级。大家知道我们国家由农业大国向工业大国再向信息化大国迈进,以前我们是材料加工的产业比较多,处于产业链的底端,产业升级重点要解决从制造到设计的升级,要从简单的模仿制造加工上升到技术创新、产品创新,形成一个完整的产业链。要实现这样一个升级,就必须建立起很好的物理模型,找到恰当的计算方法,再用超级计算机来进行数字模拟,再采用数字制造的方法来把它实现。还有一些战略性新兴产业的发展,比如能源、环境、生物制药等,都需要超级计算机来帮忙。给大家举一个例子,现在我们国家的陆地石油勘探已经超过美国,是世界第一,海洋的石油勘探是世界第二,比美国差一点,现在国内的油田勘探得差不多了,因此采取“走出去的战略”,到非洲以及东亚一些国家来共同开发油田,这些国家的油田的开发是采取招标的方法,事先进行勘探,通过模拟地震产生地震回波数据,然后发包给世界上一些主要国家,大家来争,看是美国开采还是西方开采还是中国开采,那你就得提出你的方案出来。这些技术数据的处理必须用超级计算机来处理,人工是不可能的,美国过去长期占主导地位,它就提出一个游戏规则,从发数据包到招标30天,30天必须要交标书,但是往前推三、五年,我们国家的超级计算机30天算不出结果来,只能算到一半或者多少,然后就开始连猜带蒙地提出方案,因此导致我们做出的东西估计得过于乐观或者过于保守,过去我们在海外打标总是输给美国,但是“天河二号”出来以后,情况就有了很大的变化,2010年在土布曼斯坦有一个油田发标,后来我们安装在天津“天河二号”算,8天就算出来了,而且顺利地拿下了这个标书。以后我们要来引导这个游戏规则,以后说30天时间太长了,大家都在半个月之内把标书交出来算了。 2013-05-22 15:16:55

  李楠:还有是信息化建设。大家知道现在物联网、互联网、云计算的发展方兴未艾,我们每一个人人均的计算和存储能力需求刚刚起步,如果以后每个人分到多少存储空间的话,将会对我们的生活大大改善,现在才刚刚起步。物联网所需要的平均计算和存储能力刚刚起步,在产业升级和信息化建设方面,超级计算机都将发挥不可替代的作用,它主要用来解决挑战性问题。那么,什么是挑战性问题?一般的问题也不需要拿超级计算机来做,可能有很多问题拿笔记本电脑就解决了,或者顶多用个服务器就解决了,但是这种挑战性问题是普通计算机做不了的。它的挑战性主要体现在两个方面,一是计算能力的挑战,它的问题的规模特别大,精度要求很高,通常就使得计算量十分庞大,能否计算它、能否在有效的时间内完成计算就成为了关键问题。还有一类挑战是指数据的量特别大,我们叫海量数据,而且这个数据的输入输出还要求有一定的实时性,不能太晚,要查一个东西,我输进去以后,一两分钟还可以忍受,十几、二十分钟还不出来就无法忍受了。数据非常复杂人就无法理解了,需要对数据进行挖掘和融合才能得出数据的真正价值,这些挑战性问题就要解决能否存得下,存下来以后在有效的时间内能否处理得完,处理完以后能否理解它应用它,这就叫大数据挑战应用问题。 更可悲的是,有很多的问题同时存在上面两个方面的挑战,也就是说它既是大数据问题又是大数据的挑战问题, 所以变得更有挑战性,正是这些挑战性问题牵引了超级计算机的发展。挑战性问题和计算机是矛与盾的关系,这个问题的规模很大,算不了,我们造出一个大计算机把它算出来,当你把它算出来的时候,这个计算的规模又可以进一步变大,它的计算网格密度会进一步加密,又使得你算不了,它两者是螺旋式上升的问题。正是矛与盾的关系,他们也是在相互依照地发展,所以他们既是敌人也是朋友。 2013-05-22 15:25:03

  李楠:超级计算机非常难,我归纳了一下,有四个难:即研制难、应用难、基础弱、人才缺。一是研制难,现在世界上能够研制超级计算机的国家,从亚洲来说就是中国、日本,像印度、南朝鲜拿人家的东西来拼凑的就不算在内,西方主要是美国、法国,欧洲自己也不造,欧洲都是靠美国向它输出,欧洲只有法国保持自己的独立性,像意大利、德国、英国都是直接买美国的超级计算机,它也不打算投资,也做不了,世界上能做超级计算机的数不出十个手指头来,它需要先进的性能技术,即CPU、互连、控制芯片等核心器件无所不用其极,比如造超级跑车,要用最好的刹车系统,最好的变速器,最好的材料,你才能把超级跑车做到世界上最好,所以它是无所不用其极的。造超级计算机的方法跟造超级跑车是类似的,所有的东西都要最好,而且还要并行计算,一个中央处理器能力太弱了,我需要成千上万个中央处理器来协同工作,才能使它的速度变快。虽然是无所不用其极,但是必须考虑到功耗,还有是否能稳定,它的成本也不能是承受不起、维护不起的,所以它的研制是非常难的。二是应用难。美国、欧洲这方面确实比我们领先,科研和理论基础的薄弱使得我国很多行业的应用领域的模型和算法没有突破,也就更谈不上软件和应用了。三是人才缺。我国亟需超级计算机专业人才、复合型人才,美国友超过1万人的超级计算机高级专业人才,中国用高薪来招聘是招不到几个人,今天在座有很多可能是大学生、研究生,我也希望大家立志成为超级计算机方面的研究人才,这方面的人才我们现在非常缺,而且更缺的是超级计算机跟多学科交叉的复合型人才。这个行业现在人才非常缺乏。四是基础弱。这个方面就不多讲了。 2013-05-22 15:25:12

  李楠:第四,大国怎样重视和发展超级计算机?超级计算机是国之重器、战略高点、国家投入、重点发展。一是国家安全战略的需求。战略武器、尖端武器、信息化战争,信息化社会中的政治、经济、文化、民生等涉及信息和互联网的敏感问题,这些都需要超级计算机来进行一些监测处理。二是它是国家发展的战略需求,我刚才在前面已经讲了大科学、大功能、产业信息化建设,总之,它是建设创新型国家,提升科技创新能力的重大基础设施,是产业转型升级的倍增器,也是高端信息技术的辐射源,超级计算机的研制是一个非常尖端的技术,它可以带动光电子、微电子、电子工业等方方面面的发展,因此它具有很强的产业辐射性,还有它是信息化社会的资源池,如果“天河二号”装到广州的话,广州的每一个居民所分到的计算能力和存储能力会有一个大的提升,但我也不知道广州的具体人口数字,大家可以算一算。2013-05-22 15:26:11

  李楠:我们看一下,目前国际激烈竞争的态势,去年2012年11月世界超级计算机500强来统计的话,美国占了251,中国72,日本31,英国24,德国21,法国19,加拿大11,俄罗斯8,印度8,意大利7,其中前10名美国占了5台,德国2台,意大利1台,日本1台,中国1台。其实中国的超算发展是非常快的,以前我们没有这么多席位,现在我们已经好几年稳居第二,除了美国,其次就是中国,所以中国的发展确实很快。世界上进行超级计算的排名,已经进行了40届,每年排两次,上、下半年各一次。40届里面,美国拿了28次第一,日本拿了11次第一,中国目前为止还就是“天河一号”在2010年10月份拿了1次第一。中国的“天河一号”是2010年11月拿的世界第一,日本在2011年3月11日发生了大地震,造成了海啸重大灾难,但是日本在遇到这么大灾难的情况下,当时日本有人提议把“京”计算机的研制适当推后,先重点解决救灾的问题,但是美国有意愿提出来在超级计算机领域日本当老大没关系,但中国人不能当老大,因此即便在日本大地震的情况下,日本投了10亿美元以上把“京”赶制出来了。美国、日本、欧洲、印度、韩国都有超级计算战略规划和计划,我国国家家长期科技发展纲要也将此作为863重点项目来支持。 2013-05-22 15:21:00

  李楠:我国在30多年的发展历程中,我们始终得到了党、国家和军队领导人的亲切关怀和大力支持。给大家汇报一下,目前我们是两个品牌,一个是银河品牌,银河品牌历史悠久,有30多年了,它主要是国防保密系统,已经不再对外宣传,主要是用于国防和剪刀武器装备领域。第二个品牌是天河品牌,天河品牌是一个非保密系统。技术上面,天河与银河系一脉相承,有一些特殊的功能我们进行了处理。(图示)这是1992年10亿次银河二江泽民总书记的题词。江主席题词“银河超级并行计算机”。胡锦涛书记的贺词(图示·)。2009年11月25日天河一号超级计算机研制成功,胡主席亲自为我们题词“天河”。这是2011年3月22日,习主席视察“天河一号”时给我们的重要指示。2011年我们跟广州的合作正在问政,那时候还没有把机器的名字取好,到底是叫“天河一号广州”还是什么,但是习主席就帮我们把名字取好了,他说在十二五期间继续把“天河二号”做好,我们就取名“天河二号”。 2013-05-22 15:34:46

  李楠:那么,超级计算机有些什么相关概念?(一)超级计算机、高性能计算机、高效能计算机,它叫Super Computer,这是大众化的称谓,以前称巨型机。但是学术界不喜欢用“超级”,总觉得“超级”有点娱乐色彩,学术界用高性能计算机(High Performance Computer),再后来一个称谓叫High Productivity Computer,学术界对综合效能的期望,但是现在还尚未通用。2013-05-22 15:36:20

  李楠:(二)冯诺依曼结构、并行体系结构。冯式结构是计算机理论模型,至今未变,并行仍是冯式结构,是使能技术受限情况下的变通办法,超级计算中并行无所不在,还会长存,软件多级并行,硬件多级并行。(三)摩尔定律,因特尔创始人Gordon Moore,每18个月CPU计算能力翻一番,还基本有效,但主要是靠“并行”翻番了,这种并行的翻番实际上带来了非常大的复杂性。(四)千倍率,近些年以来大家突然发现一个规律,每10年超级计算机的性能要提高一千倍,即大概每过10年要提高一千倍的性能。(五)能力型计算、容量型计算。能力型计算就是需要全系统开足马力计算一个挑战性问题。容量型计算问题是计算问题特别多,但每个题目都不一定很大,用一个容量型计算机可以算成千上万个问题,在日常生活当中有大量的计算问题是容量型问题,如果大家都上网,服务器能容纳同时上网的处理速度,它是个容量型问题。我们讲的超级计算机通常是指的能力型计算机,是解决大问题的,但是能力型计算机可以兼顾容量计算,但反过来容量计算机做能力型计算是做不到的,效率不够,算不出来。(六)大规模并行计算机、集群计算机、高性能或高端服务器,这个我就不重点讲了。2013-05-22 15:39:09

  李楠:七)超级计算/高性能计算网格。多台超级计算通过外部互联网连接起来,通过网格软件实现资源共享、协同工作,从而有能力提供更多的共享资源、求解更大的问题,超级计算机网格为“云计算”奠定了技术基础。什么是“云计算”?现在云计算的定义太多了,我也给一个定义,云计算是一个基于互联网共享信息资源的商业服务模式,它将众多普通服务器联结在一起,进行统一的管理、调度和维护,通过互联网向用户提供信息服务,用户无需付出昂贵的信息系统构建和维护成本,只需通过互联网按需取用、按量计费。云计算是怎么来的?大家知道美国有一个很大的互联网企业,叫亚马逊,它现在是搞网上购物,这个业务发展得非常快,越来越多的人通过互联网来购物,或者通过互联网来进行一些信息的交换和银行的支付,发展得非常快,因此它的服务器就越做越多,亚马逊一个服务中心达到多少万台服务器,但是最后发现无论最后怎么增加服务器,只要到圣诞节一定会当机,大家都上来购物买礼品,系统就崩溃了,它又对外提供收费,但是你不能提供有效服务的话,在美国来说这是不可饶恕的,没办法只有把自己的服务器再次增加,但是进入到淡季以后只有1/3规模的系统是活跃的,还有2/3是闲下来的,怎么办?就提出了云计算的概念。云计算现在已经是非常的热了。 2013-05-22 15:44:17

  李楠:我这里要说超级计算机和云计算是不同的东西,它有三个不同,首先从发展的渊源上面来看,超级计算是由科学工程驱动,主要追求核心能力和综合效益,云计算是互联网商业应用驱动的,主要追求经济效益,现在国外云计算的服务器档次很低,但是通过虚拟化,使你感觉不到它档次低,只有档次低才有钱挣,只有规模非常大才有规模效益,所以从发展上来说两个发展目标完全不一样。从技术特征来讲,超级计算主要追求技术制高点,云计算追求规模化和低成本,超级计算有潜力解决云计算的问题,但是云计算想反过来解决挑战性的超级计算问题那是断然不行的,能力差的太大。从事实主题上来看,超级计算主要由政府发展,云计算主要由商业资本和企业来发展。 2013-05-22 15:45:06

  李楠:尽管我说它两个完全不同,但是还是有共同点,超级计算和云计算在资源共享和网络化服务商是有共性的,超级计算有能力向云计算延伸和坚固,反之则不行,但是要权衡侧重点和性价比,要考虑这件事是否是杀鸡用了牛刀。客观上我们国家的科技发展水平还不是世界的领先水平和先进水平,因此科技计算的需求也还是在增长过程当中,大型超算的建设具有前瞻性。“天河二号”采用的仪构多态体系结构,可以适度兼顾云计算。政府支持超级计算和云计算的方法应该是不同的,从超级计算来讲,世界各国无一例外都是政府投入为主,专项建设、科研、人才、学科三位一体长期扶植。云计算商业资本和企业投入为主,规模化、产业化发展,政府重点是构建良性发展环境,比如要把云安全问题解决得比较好,定立相关的法规、制度,网络设施的高速公路得铺好,另外要把标准建立好,还要进行统筹布局,要考虑到一些电力富集、气候优势等结合起来,还要特别注意优化整合现有资源,不要什么东西都推倒重来,有人说我们国家的数据中心已经有4万亿次了,如果利用云计算的手段把它整合好的话,就能产生非常大的效用,如果废弃了就是很大的浪费。 2013-05-22 15:46:13

  李楠:TOP500排行榜,国际超级计算机计算能力权威评价,每年2次。(图示)上一期排行榜情况。(图示)这是“天河一号”所取得的排名第一证书。2010年11月在美国新奥尔良世界超算大会上发布的。这是胡主席接见我本人的照片,跟大家炫耀一下(笑),谢谢。 还有一些概念,由于时间关系我就不跟大家讲了。 2013-05-22 15:48:03

  李楠:中国每一年要开一个中国高性能计算年会,国际上还有一个很重要的奖项,即高登拜尔奖,它是超级计算应用创新大奖,这个大奖非常难拿,它跟图灵奖差不多是一个档次。在中国,如果在座哪一位可以得一次高登拜尔奖,院士马上就当上了,它有这个份量。目前这个奖每年一次,美国和欧洲7次,日本6次。 2013-05-22 15:49:00

  李楠:再看一下中国超算发展的现状。部门和行业的超算中心是不对外开放的,我们国家有很多,我们在TOP有七十几个席位,里面很多就是部门和行业级的。还有就是公共的,即面向全社会服务的,比如广州的超级计算机就是面向全社会服务的。现在我国的超级计算机按照排行的秩序是这样的,第一是国家超级计算中心天津中心,第二是国家超级计算济南中心(2011年建成,采用千万亿次神威蓝光),第三是国家超级计算长沙中心(2011年投用,采用千万亿次天河一号),如果大家到长沙出差,可以联系我,我可以带大家去看一看,这个非常炫。第四是国家超级计算深圳中心。 归纳了一下,目前已经建成的天津中心、济南中心、长沙中心、深圳中心,正在建的就是广州超级计算中心,2012年投运先导系统,采用340万亿次“天河一号”。还有一个老牌的上海超算中心,2000年建成,目前230万次亿曙光集群计算机已经超显落后。 2013-05-22 15:51:37

  李楠:再看一下国际情况,排名第一的是美国橡树岭国家实验室,Cray泰坦。美国橡树岭国家实验室是世界三大实验室之首,有三千多名科学家,有很多的诺贝尔奖获得者在国家橡树岭实验室工作。排名第二是美国劳伦斯利弗末国家实验室。排名第三是日本先进计算科学研究所的“京”,它在日本神户的一个岛上,(图示)“京”展示图。排第四的是美国阿岗国家实验室。排名第四的是德国的尤利西欧洲超算,尤利西是德国的一个小镇,08年获诺贝尔奖的一个教授就是尤利西的,他是研究巨磁效用的,我们现在的U盘、苹果等都有应用巨磁。排第六的是德国莱布尼兹中心,(图示)IBM SuperMUC展示图。排第八的是中国的“天河一号”,不好意思2011年排第一,2012年排到了第八,但是下个月会有好消息,请大家关注。排第九的是意大利的西利卡超算中心,它是买美国的,自己不造机器,它买的机器是IBM费米,实际上就是IBM的蓝色基因。 (图示)TOP10。 2013-05-22 15:56:47

  李楠:我跟大家险要汇报一下国际国内超算发展到底是一个什么趋势。第一,超级计算一直是世界大国必争的战略制高点,西方强国保持超级计算领先地位的决心从未改变。“天河一号”夺取世界第一,加剧了国际竞争格局。“天河一号”夺取世界第一之后,奥巴马五次公开场合都说中国的超算和中国的高铁超过了美国,然后就讲美国要加大基础设施和超算的投入。总体来看,超算是一个朝阳产业,现在世界大国的竞争比的是创新能力,谁的创新能力强,谁的人才多,这个国家的发展才能真正强,而超级计算正是这两个方面支撑的利器,所以希望大家在这方面多投入兴趣,希望你们成为超算方面的科学家和从业者。 2013-05-22 15:58:53

  李楠:二是西方把发展超级计算作为振兴实业经济,应对经济危机的主要手段之一。2012年4月版《Scientific American》看作:“振兴美国制造业的关键在于让美国的超级计算机为中小型制造商服务,建议在美国政府、制造业界的大学之间建立一种协同机制,帮助中小型制造商克服缺少软件、技能短缺等使用超级计算的障碍”,他还是希望在制造技术创新能力方面超过中国或者取得更大领先优势,但是广大的中小企业要搞技术创新的话必须要有计算机和软件,如果所有的中小企业都自己去买和建的话,它买不起也维护不好,因为美国的大学之间构成一个协同机制,使得超级计算机服务到美国的千百企业。美国现在的超算发展已经进入了一个“产业贯通式”深化发展阶段,中小型企业普遍应用超级计算的时代正在到来。比如你是搞加装设计的,如果客户让你渲染一下,你的笔记本电脑上又没有这个功能的话,你可能会急死,以后广州超算“天河二号”投入使用以后,不需要手上的笔记本功能有多强大,它可以交给超级计算机来做,很快就可以渲染出来,而且生产力非常高,质量也非常好,你也不需要买很强大的笔记本电脑,也不需要配很强大的渲染软件,只需付一小点费用交给超级计算中心就行了。这些对中小企业是非常关键的。TOP500支持人之一的Jack Dongarra教授说“西方国家把投资超级计算作为应对经济危机的主要手段之一,加大投资力度,加快研制进程,既可以直接带动微电子、光通信、软件研发等相关产业发展,又可间接支撑生物医药、金融分析、新材料等新兴产业发展。 2013-05-22 16:04:38

  李楠:三是必须承认当前西方强国在超级计算领域的优势还是非常明显的,它主要得益于自然科学的领先,得益于长期的投入和核心技术的突破,得益于信息产业的整体优势。“天河一号”夺取世界第一以后,当时胡主席问我们你们拿了世界第一,怎么看这个问题,我们说有三个没有改变,一是西方在信息技术领域所处的优势地位没有改变,二是美国在超级计算领域所处的主导地位没有改变,三是世界强国激烈争夺超级计算机领先地位的态势没有改变,我们要有非常清醒的头脑,不是说拿了一次第一就非常强大了,举个例子,好比刘翔拿了110米的奥运冠军,不代表我们国家的田径运动就进入了世界领先行列,但是还得承认,拿一次世界第一那是非常了不起的,这么多年来也就是刘翔拿了一次,也没有出别的人,所以说要看到这个成绩,但是也要清醒地认识到整体上有差距,这样才能不满足,才有新的发展的动力。 2013-05-22 16:06:10

  李楠:四是协同设计。现在协同成为一个越来越重要的方法学,大学、企业、工业界、政府等大家一块来协同创新,美国现在已经把协同设计作为支撑超级计算领域持续发展的重要途径,充分地利用公司、大学、研究所的协同创新,持续加大技术创新和产品创新的力度。现在超级计算机的模式在美国和日本已经逐步形成一个模式,未来广东超算中心可以充分吸取他们的优势,简单来讲有三个方面,一是捆绑大科学、大工程,即国家、省、市在立项大科学、大工程任务的时候,就把里面涉及到很多的计算项目里单列出计算经费,通常占总经费的20%左右,20%的经费直接给超算中心,谁来承担这个大科学问题和大研究问题,就可以领到20%的票,然后拿这个票来超级计算上机就行了,不需要另付钱了,这实际上是把超算中心跟大科学、大工程捆绑起来了。比如美国的泰坦是六大应用,宇宙演化、气候变迁、核、生命科学、材料科学、燃烧学都捆绑在了一起。日本主要是地震海啸预测、生命科学、新药研制,这一块是捆死的。第二是市场化的,有很多中小企业要用超级计算机来赚钱,我们就可以以合适的价格向它收取一定的费用,对它来讲还是合算的,对我来讲我是提供有偿服务。还有一类是全面开放基础研究和学术研究,超算中心学术研究对大学是全面开放的,大学生、研究生、博士生用超算是不用钱的,但是你发表的论文或者学问论文要注明我得到了广州超算中心的资助,哪些东西是在广州超算中心资助的要标注,标注好以后,将来这一年下来超算中心可以统计一下资助了多少篇高水平的国际会议学术论文,资助了多少博士论文研究,这也是超算培养人才和促进技术研究的一个责任。它拿了这些东西以后,就可以去找政府要补助。目前来讲就是这三个方面,一是国家级的捆绑,二是市场上也能拿点钱回来,三是做资助,但是也会得到政府和教育机构的一些补偿。 2013-05-22 16:10:00

  李楠:再谈一下关于中国超算发展的思考。中国超算确实取得了很好的成绩,拿了世界第一,但是还是有很明显的差距,应该怎么做?我们觉得应该实现三个转变。一是从以军队为主的发展道路,转变到军民融合主导的发展道路,我们国家的很多发展都是以军开始的,比如“两弹一星”,过去的超算也是这样的,我们国家不是像朝鲜那样先军政治,我们国家是要越来越关注民生,把军队过去那些先进的建设转化到民口来做。二是从以科研为主的发展模式,转变到科研、人才、学科“三位一体”的整体发展模式,即不仅要投资做计算机,还要加强计算机学科的发展,加强复合型高技能人才的培养。三是要构建一个良好的生态系统,光有一个好计算机不行,还必须要有好的应用技术,好的软件,要构成一个很好的生态环境,这样才能够发展。 2013-05-22 16:11:49

  李楠:要实现这“三个转变”的话,我们现在还有很多的困难,我总结了三个方面,一是我们还没有一个很好的军民融合的载体,军民融合现在很多时候还是停留在一个口号、战略框架协议上,还没有一个很好的平台,这个平台就是大家在一起干事的。二是我们还没有复合型人才的培养,各行各业的人才到这个地方来做研究,我们很多科研机构都是条块划分的,复合型、跨行业的平台没有。三是做基础研究、系统研制和应用开发脱节,没有把这三者串起来,没有形成一个共同的目标。 2013-05-22 16:12:49

  李楠:要解决这些问题的话,我们现在有一个很好的机遇,我们要建设一个创新型的国家超级计算机中心,我希望创新型国家超级计算中心能够率先开始在广州超算进行实践。广州超算采用军民融合,“军”就是国防科技大学,“民”就是中山大学,部省市共建,我们要研制世界领先的超级计算及系统,开发国际先进的超级计算应用软件,建设创新型的世界一流“国家超级计算广州中心”,推动科技和经济社会发展,服务创新型国家建设,广州超算应该说现在已经是扬帆起航了。(图示)广州超算中心效果图,国庆节以后“天河二号”搬过来,从国庆以后广州广大科技工作者和从业人员都可以享受超级计算带来的服务。发展广州超算,重点是要建设一个创新的模式和创新中心。我这里也谈几点认识,供大家做参考。 2013-05-22 16:14:24

  李楠:(1)要建设创新型超算中心,关键在于体制创新、机制创新,当前广州超算有三个离不开、三个不一样,“三个离不开”即离不开政府、离不开国防科大、离不开中山大学,这个机构的成立和创新应该是围绕这三方怎么融合、怎么更好协作来做文章。“三个不一样”即它与政府职能机构不一样、与大学学院不一样、与企业不一样,超算中心的价值是通过推动实现别人的价值,最终实现自己的价值,实际上它是个“雷锋”,但是这个“雷锋”也得活,还要发展好。超算中心跟政府不一样,不能把它办得像政府的某个局、某个处一样,那是不对的,也不能把它办成大学的某个学院,如果办成大学的某个学院,估计很难有人愿意去,因为它很难评职称,当然也不能完全把它办成一个企业,如果办成一个企业,它就拼命去挣钱了,本来超算要完成的使命任务反而淡化了,可能它会大量地去搞动漫、电子商务、云计算等,因为那个东西来钱,但是这些事不是超算的本职目标,不能因为我们走得太远就忘记我们出发的目的,你就清楚做这件事是为什么,总之,就是要创新。2013-05-22 16:21:01

  李楠:(2)广州超算要多元化长期扶植,关键在于立足长远、注重实效。建设超算功在当今、利在千秋,不能急功近利、急于求成。长期的重大效益的取得不可能一蹴而就,它的起点高、难度大、底子薄,要励精图治、持之以恒、科学发展,政府要积极主动、心态平和,为超算营造良好发展条件和环境。往往很棘手的事情,政府往往要多支持多发展,超算是一个攀登高峰的事情,正因为它难,这座高峰又这么重要,所以我们不得不攀,一定要攀,但是政府要给我们足够的时间去攀,不能要求我们一夜就到珠穆朗玛峰的顶端。我们要迎难而上,又要做好打持久战的准备。我觉得政府的每一项投入都要科学决策、注重实效,政府的钱是纳税人的钱,纳税人的钱要用好它,不能浪费。第三方商用软件是必需的,但要与供需企业结合、模式创新,科技专项的引导也是必需的,但是要突出重点,确保成果,而且一定时期的资金补贴也是必须的,因为超算这么大,一下子难以完全靠自立,这个时候需要对它进行一定时期的补贴,但是这种补贴不是完全无条件的,也还是需要看业绩的,比如美国、日本的超算是三个方面,一是国家大工程、大科学的捆绑,二是在市场上尽可能弄点钱,三是支撑大量技术研究人才培养,政府觉得你这个活干得漂亮,所以愿意给你出点其他的补助。另外就是广揽人才是必须的,但要把好入口出口,确实把人才聚集好、培养好。 2013-05-22 16:21:40

  李楠:(3)要与云计算适度结合,关键在于科学布局、协调发展。超算的使命具有战略前瞻性,主业是科研、工程和产业升级,不能把超算办成商业化的云计算,二者目标是不一样的,超算也不是万能的,并不能适用所有的云计算,或者是技术规格上的不适用,或者是性价比不适用。另外,要将政府关切的云计算与超算适度结合,不能搞一刀切,能结合的就要结合,不能结合的不能蛮干,蛮干的话最后谁都得不着好,结合应该是已有资源和应用于超算的结合,在优化整合基础上继续发展,不能搞推倒重来,也就是说原来信息化的功能已经有一个在那地方了,超算来了以后,两者结合起来,再提高一倍,不是说有了那个以后,超算来了,就把那个停掉,重新到我这来做,这也不现实。对新上的信息化系统尽可能地论证充分,新上的信息化系统倒是要好好琢磨一下,最好是能够结合,比如智慧城市的应用等。“天河二号”可能考虑到未来要兼顾智慧城市等政府比较关心的应用领域。 以上是我个人的一些认识和体会,也可能有一些不恰当和不正确的地方,也请大家批评指正,谢谢大家。 2013-05-22 16:22:36

  主持人:谢谢李教授,刚才李教授用差不多一个半钟头时间跟大家讲了计算机十个方面的内容,内容非常丰富,深入浅出,一气呵成,我感觉我听了也非常受启发。原来我们局专门请了李教授做了一个讲座,那一次我刚好有事没有听到,今天我是认真地听了的,后面我可能会安排全市的领导包括一些政局的领导再做一次讲解。听了以后大家是否有一个感觉,广州未来将有一个超巨大的超级计算机,在国际国内超算领域我们将有一席之地;二是超算是一个朝阳产业,这里面的人才容量也不多,希望在座年轻的学生踊跃投身这个行业;三是我们在应用基础方面跟美国、日本的差距很大,有差距不怕,我们追嘛,“赶日超美”,超算其实还很复杂,我在网上看过一个国防科大的PPT,它有600页内容,看了以后还是觉得很复杂。 2013-05-22 16:25:39

  主持人:下面是一个互动环节,可能大家听了以后还有很多东西要请教李教授,如果大家有问题,请举手提问。 2013-05-22 16:26:18

  现场提问:有一个观点可能与您的不太一致,您说云计算早期得设计好,不要把超级计算的功能浪费掉,“天河二号”来了以后,重点是不是应该放到云计算和动画、动漫,如果这个应用能把整个超算中心2/3的造价都能覆盖上面的话,再发展“天河三号”不是更好的吗,这个方面您怎么看? 2013-05-22 16:28:49

  李楠:首先,我没有看不起云计算或者贬低云计算的意思,实际上我们每一个人都是云计算的受益者,如果这个新技术能给我们每个人带来享受的话,它的发展是值得赞同的。但是我觉得云计算应该解决我们的更大的问题,即我们国家的科技创新问题,如果能够把整个国家的科技能力提上去,同时又把云计算兼顾好的话,这就太完美了。如果这两个目标在这个时期不能完全好地把它兼顾好的话,我们就尽量努力地去把它兼顾好。2013-05-22 16:30:11

  现场提问:我想问一下超级计算机投入这么多,超级计算对普通老百姓有多大的用处?投入那么大,具体效用体现在哪里? 2013-05-22 16:31:10

  李楠:你这个问题确实是一个很重要的问题,如果没有超算的发展,首先我们的国防肯定到不了现在的程度,现在中国总体还是处在一个很和平的环境,人家跟我们闹也不敢动手,首先国家的国防实力是大大得益于超算的发展,这方面我不太方便举太多的例子。第二,老百姓的生活也是跟超算密切相关的,比如天气预报,天气预报就是超算报出来的,没有超算天气报不了那么准。再举个例子,比如老百姓的娱乐,早两年有个电影叫《阿凡达》,这部电影出演的真人不到1/3,2/3是超级计算机做出来的人,实景拍摄也不到1/3,大部分是计算机制作出来的,新西兰是一个现代拍电影取景的一个天堂级的地方,从《指环王》到《阿凡达》都到新西兰去拍,新西兰投资建立了一个维他(音)数据中心,这个数据中心目前已经发展成为全世界最大的动漫渲染中心,《阿凡达》主要就是在那个地方制作完成的。这方面一是给我们带来了娱乐享受,大家确实是从来没有看过这么好看的科幻片,也给美国、新西兰挣了很多的钱。比如说一些纳米材料,可能以后一些纳米材料做的衣服是不用洗的,它是超级计算的应用才有了这样一个产品的诞生,这个科研成果的出来前面有很多复杂的东西是需要超算来计算的。 2013-05-22 16:33:45

  主持人:我也举一个实际的例子。亚运会快到的时候,天气预报说有一个很大的台风直对着广州进来,当时广州非常紧张,大学城里的所有设备和装备连夜往外撤,但其实台湾、香港的预报跟我们有点偏差,日本的预报说基本上不会到广州,后面事实上证明台风是直对广州,后来绕了90度往汕头那边走了,所以说日本超算用得好,预报就比我们的准和快。 2013-05-22 16:34:50

  南方网记者提问:李教授您好,我们现在正在对珠江科学大讲堂进行图文直播,我代表网友向您请教一个问题,现在广州正在步入转型升级、创新驱动的一个深水区,在超级计算机的应用和广东的相结合方面是怎样一个状况?2013-05-22 16:36:01



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