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【深圳特区报】“颠覆者——聚焦深圳创新载体”系列报道

2018/02/08

2018年是改革开放40周年,有着特殊的纪念意义。对深圳而言,正是改革开放、锐意创新成就了今天的深圳。作为首个以城市为单元的国家自主创新示范区,深圳多年来加强对创新载体的布局,规划设立多个重大科技基础设施、基础研究机构、诺贝尔奖科学家实验室、国家重点实验室、海外创新中心等,以此提升深圳的原始创新能力和基础科研实力。同时,党的十九大报告中提出,要加快建设创新型国家,创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。即日起,本报将聚焦覆盖国民经济社会发展主要领域的创新载体,在重要版面推出有关系列报道,为我市乃至全国创新载体的建设和发展提供示范。

 

“超级大脑”打造深圳创新新引擎

深圳特区报记者 闻坤/文  摄影部供图

在电子计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,被称为“超级计算机”(英文名为Super computer)。超级计算机能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,比如生物与生命科学、航空航天、核能工业、军事和天气预报等领域。超级计算机是一国科技实力的表现,集万千宠爱于一身,各大科技强国都不遗余力在此领域加大投入,不断冲击世界超级计算机之巅。

2009年,国家超级计算深圳中心(以下简称“超算中心”)获批成立,目前中心配置国产曙光6000超级计算机系统,实测持续运算速度为1,271万亿次/秒,2010年排名世界第二。中心基础设施条件居全国各超算中心之首,被工信部评为全国首批5A级机房。近年来累计申请国内专利和知识产权36项,发表论文32篇,承担国家和省市级科研项目37项。中心拥有的商业软件种类与数量国内最多,现已成为国内计算资源利用率最高的超算中心,在图形图像、生物、海洋石油等科研和产业发展中做出了卓越的贡献。

中心创造性地将超级计算机应用于云计算服务,集约化管理,政企用户可以随时按需购买和使用计算资源,从而避免过度建设,降低使用成本。

  

“超级大脑”运算犹如演奏交响乐

塘朗山下,大学群落中,安放着一台神秘的超级计算机。它是深圳建市以来由市政府投资的最大国家级重大科技基础设施,总投资12.3亿元,配置国产“曙光6000”超级计算系统。

超级计算机安放在中心西侧的机房大楼里,24小时有人值班,20多人的专业技术团队负责日常维护。

经过严格的身份检查,记者被允许在工作人员的陪同下进入机房一探究竟。隔着机房的玻璃门,可以看到超级计算机的黑灰色机柜,犹如整齐排列的披甲武士,上面布满高密度刀片主板。这就是超级计算的核心——主机系统。

据超算中心市场销售部副部长介绍,主刀片区总共2560个计算节点,每个计算节点配备多核CPU处理器。世界超算组织实测运算速度为每秒1271万亿次,曾排名世界第二,双精度浮点处理性能超过每秒2400万亿次。系统总内存容量232TB,存储17.2PB。

超级计算机如何不同于普通计算机来完成计算任务呢?

“一台计算机完成一个计算任务很好理解,多台计算机共同完成一个任务,速度快、效果好,最大的问题就是并行配合问题。超算中心配置最先进的并行调度与管理系统,相当于超级计算机中所有计算节点运行的‘大脑’,自动监控计算任务的完成,及每一个计算结点的工作负载,指挥所有高性能计算节点协调工作,如同一支大型的乐队演奏交响乐,准确流畅优美地完成计算任务。”他说。

 

计算资源利用率全国居首

据了解,一台超级计算机的生命周期通常只有5至10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,就要求在计算机的可用期内,通过相关应用程序,最大程度发挥超级计算机的平台优势,为国家和地方经济建设服务。

“此类国家级超算中心在全国仅有6家,深圳超算是目前资源使用率最高的超算中心。”他介绍说,深圳超算中心建立之初,设备利用率不高,如何更加灵活应用设备的计算能力和速度,助力科学研究和社会服务是深圳超算首先需要解决的问题。为此,超算中心坚持高性能计算应用软件、高性能计算机系统和云计算应用开发等统筹规划、协调发展。

硬件和软件“两条腿”才能走得快、跨得远。他介绍说,为了更好的发挥超级计算机硬件平台,深圳市政府就用1亿元资金为超算中心购置涵盖化学计算、生物计算、工业仿真、动画渲染、建筑设计、气象预报等领域的软件平台,使中心成为软件种类与数量最多的超算中心。

科研方面,超算中心配备了齐全的科学计算软件,为高等院校、科研机构和企事业单位等提供了良好的计算模拟平台来进行科学研究,平均节约科研成本40% 以上,缩短研发周期一半以上。全面提升了深圳市乃至全国的科研水平,赢得了科学研究工作者及产品研发工程师的信赖和赞誉,吸引了北大、清华、复旦、香港中文大学、中山大学以及中科院各研究院所等著名大学及科研机构成为中心科学计算的忠实用户。比如,超算中心与国内某石油企业通过精细化的勘探和更大规模的数据处理,石油及天然气的探明率提高50%,大幅减少石油勘探投入。

民生方面,超算中心协助深圳气象部门开展气象预报工作,陆续推出区域天气预报、台风预警路径预报、地质灾害及积涝预警等创新服务。利用强大的运算能力使数值天气预报的时空分辨率及更新频率大大提升,模式运行效率由逐6小时加密到逐3小时,空间分辨率也将由4公里逐步加密到1公里左右,精度大幅的提升,被深圳气象局称为深圳“天气大算盘”。

动漫渲染方面,《潜艇总动员3》、《熊出没大电影》也是深圳超算中心的杰作。通过强大的浮点计算能力,大大提升渲染速度与质量,制作周期缩短了一半,成本降低至少70%,确保赶上贺岁档期,成为电影高票房的“功臣”。

 

国内首创超级计算机应用于云计算

国际权威杂志《经济学人》今年2月的文章指出,中国云计算行业整体发展迅猛,云计算产生于消费者服务,随着这些服务的发展,它们将展现巨大的潜力。

事实上,超算中心在云计算服务领域布局较早而实现“领跑”。超算中心创造性地将超算资源应用于云计算服务,使计算机资源既满足高性能计算需求,又能提供强大的云计算服务能力,获得了2013年国家科技进步二等奖。

在超算中心已正式上线并提供服务的健康云,包含深圳市1500万市民健康数据、68家市属医院及600多家社康医院数据。健康云平台已经实现了一系列便民惠民的互联网服务,平台集成了业内优秀厂商的软件及服务,充分展现出目前国内唯一的“第三方医疗健康服务平台”特有的服务功能与性能,同时实现了医疗健康信息“建设模式与盈利模式”双创新。

目前,超算中心联合企业快速集成优秀产品搭建城市云公共服务平台,已形成教育云、健康云、工业云、政务云、警务云、渲染云、气象云、档案云、测试云、招标云、血液云、备份云、工程大数据云以及电子账单、应用商店的“十三云一单一店”格局,使该平台成为行业覆盖面广、服务功能齐全、用户数量众多的城市云公共服务平台。

据悉,超算中心扩容升级项目已通过深圳相关部门审批。预计在2018年上半年建设完成,此次扩容升级,将适当缓解深圳超算中心高性能计算和云计算资源紧张的局面。

 

深圳将摘超级计算机下一顶“皇冠”

据悉,深圳超算中心正在积极筹划参与国家科技部E级计算机研发项目,并有望成为科技部首批E级计算机联合研发城市。E级超级计算机被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”。

 

记者:什么是E级计算机?

国家超级计算深圳中心项目管理部部长:“E”是一个计算单位,跟大家家里带宽的“兆”比较类似,1个E等于1百亿亿。举个形象的例子,E级计算机1秒钟所处理的数据量,相当于5千万台iPhone存储数据量的总和,是目前深圳超算中心计算速度的1000倍。

 

记者:为什么要发展E级计算机?

国家超级计算深圳中心项目管理部部长:当大家还没有完全弄明白超级计算机概念的时候,中国与美国等发达国家对于下一代超级计算机争夺战,其实早已进入白热化。美国在2015年发布了高性能计算总统令,目标是:加快百亿亿次计算系统的交付,将性能资源供应能力提升至当前的100倍左右。而对于超级计算应用经验丰富的国家超级计算深圳中心,也成为这场科技角逐中不可忽视的力量。E级计算机,犹如鹏城创新的发动机,将为创新之都——深圳的发展注入持续动力。

 

记者:E级计算机对深圳市民会带来哪些影响?

国家超级计算深圳中心项目管理部部长:目前国家超级计算深圳中心计算资源利用率已经严重饱和。例如科学计算领域,众多项目排队严重,资源需求是现有资源的140%以上。且众多研发项目因计算资源有限无法启动。例如气象方面,据深圳气象局反馈,目前超算中心能提供的计算资源仅为其需求的1/10,且逐年增加。E级计算机的使用,可以让天气预报空间分辨率大幅缩小,真正做到局部精准预报天气,让实时天气和台风预报成为可能。

 

记者:E级计算机对深圳哪些产业发展有促进作用?

国家超级计算深圳中心项目管理部部长:深圳的人工智能在全国走的比较靠前,但目前运算力的不足,出现开发周期漫长、机器学习效率低下、人机交互严重滞后等问题。这些问题不仅影响了AI产品的用户体验,也成为深圳AI的研究工作开展、技术进步发展的绊脚石。这些问题将会在E级机投入使用后不复存在。E级机落户深圳后,运算能力千倍提升,应用范围将扩大到高性能计算、云计算、大数据、人工智能等技术领域,对粤港澳大湾区的发展将提供强力的支持。

 

 

超算中心发展大事记:

1、2009年5月,国家科技部批复成立国家超级计算深圳中心(863计划立项)

2、2010年3月,超算中心建设工程全面开工

3、2010年6月,世界超级计算组织实测运算速度为1271万亿次/秒,TOP500排名世界第二。

4、2011年11月,超算中心投入运行启动仪式。

5、2012年6月,超算中心正式向社会提供高性能计算业务的商业服务

6、2013年7月,超算中心正式向社会提供云计算业务的商业服务

7、2013年9月,教育云上线服务

8、2014年4月,健康云上线运行

9、2015年12月,完成IDC机房5A级资质认证

10、2016年,计算资源严重不足,高性能计算科研机构用户达1600个,云计算公共服务平台覆盖深圳全市1500万人口,机构用户超过2.4万家

11、2016年,被深圳市纳入的十三五规划的超算中心E级机项目正在积极推进