今天，造價2億元、每秒峰值運算速度超過200萬億次的超級計算機“魔方”，開始在上海高速運轉(zhuǎn)。

    這臺運算速度世界第十、亞洲第一的超級計算機，經(jīng)過整整一個月的軟硬件安裝、上電調(diào)試，終于在張江高科技園區(qū)投入運行，迎來第一批高性能計算業(yè)務(wù)。

    由此，中國正式邁入了每秒運算速度超百萬億次的計算機時代，一個全新的時代。

    新排名：全球第十快

    亞洲“運算最快”的計算機長什么樣？

    日前，記者來到上海超級計算中心，在中心三期工程的主機房內(nèi)，見到的“魔方”，外表就像幾十個黑色電話亭排列在一起。每個“電話亭”其實就是一個機柜。其中42個運算節(jié)點機柜，每個都集成了200顆四核CPU，每個都相當(dāng)于800臺普通家用電腦的運算能力。還有15個存儲機柜，使全機總存儲容量達(dá)到500TB（千萬億字節(jié)），相當(dāng)于整整50萬個1G的U盤。此外，還有10個網(wǎng)絡(luò)機柜用于機柜通信。連通這數(shù)十個大機柜需要的網(wǎng)線長約30公里，差不多可以從市中心人民廣場鋪到浦東國際機場。

    上海超級計算中心副主任袁俊介紹，超級計算機的設(shè)計原理并不復(fù)雜，就是讓數(shù)千臺乃至上萬臺計算機協(xié)作，變成一臺超級計算機，術(shù)語叫并行計算?！澳Х健辈捎玫氖堑镀瑱C群體系架構(gòu)，每個刀片就是一個服務(wù)器，能協(xié)同工作?！澳Х健边\行起來的峰值速度，每秒超過200萬億次。

    在“魔方”機房的隔壁就是它的前任：每秒運算10萬億次的“曙光4000A”機群。如今“魔方”的2個機柜就抵得上前一代機組的全部“腦力”，當(dāng)然運算成本也更高———盡管采用了低功耗的處理器和內(nèi)存、先進(jìn)的水冷散熱系統(tǒng)，但僅調(diào)試期間，“魔方”的每日電費就高達(dá)3萬元。

    “魔方”所采用的“曙光5000A”機型去年取得了“全球超級計算機500強”的第十名，2004年時“曙光4000A”獲得過相同的世界排名，但現(xiàn)在“曙光4000A”已掉出排行榜。同在上海超算中心，于2000年引進(jìn)的第一臺超級計算機、每秒運算3800多億次的“神威I號”已光榮退役，安身在計算機科技館內(nèi)。短短幾年，全球超級計算機的整體速度提升了至少20倍。著名的“摩爾定律”指出，計算機微處理器芯片的性能每18個月會翻倍。以高級筆記本電腦為例，運算速度已在這3年間增長近10倍。但“超算500強”比這個定律更快，500個超算系統(tǒng)的性能總和大約每14個月就翻一番。

    “魔方”的成功啟動令世人對“中國速度”另眼相看，因為它是目前世界前十臺最強大超算中唯一的“非美籍”，也使我國成為美國之后第二個研制出實測峰值“超百萬億次”超算的國家。

    新應(yīng)用：助力“國際金融中心”

    誰將是“魔方”的客戶？

    袁俊介紹，理論、試驗和計算是現(xiàn)在科技創(chuàng)新的三大支柱，而超級計算機則是高端計算能力的支撐，既可以對物理現(xiàn)象仿真和模擬，對復(fù)雜數(shù)據(jù)分析，也可以用于產(chǎn)品設(shè)計中復(fù)雜的設(shè)計計算。在2000年上海超級計算中心初創(chuàng)之時，“神威I號”還只是上海市氣象局、中科院上海藥物研究所等少量高端用戶的秘密武器。而到2004年引進(jìn)的“曙光4000A”高性能計算機，則把應(yīng)用推廣到更大范圍：我國自行研制的支線飛機ARJ21—700完美首飛，背后有著超級計算機5年的保駕護(hù)航；上海汽車、奇瑞汽車研發(fā)的自主品牌車型也依靠著超級計算機的助力加油。用超級計算機來模擬“撞車”，不僅節(jié)約了成本，更縮短了研發(fā)周期。這幾乎成了全世界汽車巨頭無一例外采用的法寶。近幾年，中國的汽車廠商也逐漸嘗到了這“虛擬撞車”的甜頭……

    2008年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，“曙光4000A”平均利用率達(dá)到了88.5%。通常，80%的利用率已接近極限，即使這樣還有許多單位排隊等候上機。而有了“魔方”，上海超算的“腦力”增長了20倍?！笆锕?000A”正在支撐的300多個用戶，將大部分移師“魔方”，包括氣象預(yù)報、生物藥物、生命科學(xué)、汽車、核電、鋼鐵、新材料、土木工程、物理、化學(xué)、航空、航天、船舶等數(shù)十個應(yīng)用領(lǐng)域。

    除了舊有的項目之外，“魔方”還被期待以重任：上海市著力發(fā)展的九大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，如商用飛機、新材料、醫(yī)藥、重大裝備、新能源以及電動車等六個領(lǐng)域都將依賴高性能計算技術(shù)。

    此外，也許有一天你所搭乘的國產(chǎn)大飛機，不僅機身設(shè)計靠的是超級計算機的貢獻(xiàn)，連出現(xiàn)在你面前的飛行員、空姐排班順序也是超級計算機所決定的。隨著乘務(wù)人員和航班數(shù)量的大幅增加，排列組合的可能性也指數(shù)級增加，傳統(tǒng)的Excel已黔驢技窮，因此也要“借腦”來算一算。

    “超級計算機500強”排行榜中，美國入圍的291臺超級計算機中有35臺用于金融企業(yè)或相關(guān)機構(gòu)。未來，“魔方”將助力上海國際金融中心建設(shè)，為金融機構(gòu)設(shè)計衍生產(chǎn)品、控制風(fēng)險、提供各種計算解決方案。

    新競賽：每一秒都在追趕

    每年兩次發(fā)布的“超級計算機500強”排行榜，被譽為衡量國際高性能計算機應(yīng)用狀況的“晴雨表”。去年11月，“魔方”所采用的“曙光5000A”機型拿到了第十名，而前九名都由美國的廠商制造。包括“魔方”，榜單上中國共有15臺超級計算機進(jìn)入500強，在發(fā)展中國家名列第一。

    “這個榜單隨時都在變化，但中國這幾年的表現(xiàn)非常強勁?！鄙虾３売嬎阒行母咝阅苡嬎慵軜?gòu)師姚繼鋒說。在“魔方”誕生后，《****》一篇評論認(rèn)為中國已跨入全球高性能計算市場的“第一陣營”。

    “每一天，每一小時，每一秒在追趕，在不斷試圖縮小與美、日等國的差距?！笔锕夤究偛脷v軍這樣形容中國在超級計算機研究和制造方面的努力。1993年“超級計算機500強排行榜”誕生時，中國內(nèi)地?zé)o一入圍。據(jù)說1990年代初，中石油集團(tuán)因勘探需要引進(jìn)了一臺IBM的超級計算機，但對方的條件是監(jiān)控這臺計算機的用途。中石油不得不專門造了一座玻璃房子，讓美國人24小時監(jiān)控。當(dāng)時的國家科委主任宋健將此事稱為“中國人的奇恥大辱”。

    至今，美國仍對中國禁運百萬億次超級計算機及其關(guān)鍵零部件。中國超級計算機的發(fā)展歷程，用歷軍的話是“民族責(zé)任感與商業(yè)價值取向的一種融合”。在今天，隨著高性能計算從科學(xué)研究逐步擴(kuò)展到金融精算、動漫制作等多個領(lǐng)域，后者的價值更是日益顯現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動下，全球超級計算機競爭正日趨白熱化。2002年至2004年，35萬億次的日本超級計算機“地球模擬器”始終排名第一，而隨后的四年內(nèi)第一名的速度提升了31倍，接近1100萬億次。目前，日本每秒能進(jìn)行1京（1萬萬億）次浮點運算的“通用京速計算機”，已在研制中。英特爾公司的高級合伙人斯蒂夫預(yù)測，2018年我們也許可以看到比現(xiàn)在最快的超級計算機———運算速度達(dá)1000萬次的“走鵑”快1000倍的計算機。

    中國各地也掀起了競賽。姚繼鋒介紹，深圳、廣州、天津、山東都有建造超級計算中心的計劃，其中深圳的華南超級計算中心、天津濱海的國家超級計算機天津中心，瞄準(zhǔn)的都是千萬億次的運算級別。最近，NEC（中國）有限公司也與武漢東西湖區(qū)簽約，將投資7億元打造中部首個超級計算中心及研發(fā)技術(shù)園。

    新挑戰(zhàn)：從芯片到軟件開發(fā)

    雖然“魔方”已經(jīng)位列全球超級計算機的前十位，與運算速度最快的IBM“走鵑”差距不過1.5代，但如果從更多的方面考究，這個差距并不止于此。

    “盡管主要零部件都實現(xiàn)了國產(chǎn)化，但中國超級計算機的中央處理器芯片目前仍依賴國外廠商”，袁俊告訴記者。比如目前中國最先進(jìn)的兩臺百萬級超級計算機，聯(lián)想的“深騰7000”和曙光的“曙光5000A”，分別采用了英特爾和超威半導(dǎo)體（AMD）的處理器，這兩家都是美國的處理器制造商。在去年中國國內(nèi)的“超級計算機100強”中，95%的處理器來自英特爾和AMD。

    令人興奮的是，曙光公司總裁歷軍此前曾透露，“曙光千萬億次機曙光6000將在2010年推出，屆時會采用自主知識產(chǎn)權(quán)的龍芯處理器?！睋?jù)悉，計劃使用的處理器為“龍芯”第三代產(chǎn)品，這將標(biāo)志中國超級計算機質(zhì)的突破。

    “相比技術(shù)，應(yīng)用上的差距更大。”袁俊說。目前超級計算機的應(yīng)用軟件系統(tǒng)大多需要進(jìn)口，“很貴，動輒一個軟件就要上百萬元人民幣，很多企業(yè)都用不起?！币^鋒告訴記者，隨著高性能計算機中CPU數(shù)量越來越多，應(yīng)用程序編制難度將越來越大，而一些在軟件行業(yè)中具有壟斷性質(zhì)的企業(yè)，往往把自己的產(chǎn)品和IBM、HP的高端產(chǎn)品捆綁銷售，這令國產(chǎn)軟件在超級計算機應(yīng)用方面要取得突破，可能比系統(tǒng)研制更為艱難。

    由于成本很高，相比美國企業(yè)用超級計算尋找防止薯片從裝配線上滑落的方法，中國許多企業(yè)還沒有用上這個研發(fā)利器，超級計算機仍主要為高端研發(fā)機構(gòu)所用。據(jù)2008年的統(tǒng)計，從使用超級計算機的機器數(shù)量上看，能源行業(yè)占據(jù)了35%，其次是**部門（12%）和科學(xué)計算（10%）。而從使用超級計算機的性能上看，科學(xué)計算占到了第一位，占33.13%，其次是能源（28.01%）和**部門（7.03%）。

    據(jù)悉，過幾天，2009年全新“超級計算機500強”排行榜將發(fā)布。超級計算機的競賽仍在無止境進(jìn)行，“魔方”的勝利只是一個“節(jié)點”。我們期待著更多的突破，更快的中國新速度。