七大技術(shù)四大特點打造“中國第一”
一臺千萬億次的“天河一號”，是否等于１０個百萬億次巨型機之和？中國科學(xué)院院士周興銘說，系統(tǒng)的效能絕不是各單元計算效能的簡單疊加。
“如果用高性能微處理器直接堆出一個千萬億次的系統(tǒng)，功率會大得驚人，用戶可能連電費都付不起，同時機器的可靠性很低，根本無法穩(wěn)定工作。表面上看‘干活’的器件多了，結(jié)果卻是‘三個和尚沒水吃’?！敝芘d銘說，“天河一號”采用７項關(guān)鍵技術(shù)，使得“一加一”的結(jié)果盡量接近“二”，從而發(fā)揮出機器最大的整體效能。
這７項技術(shù)包括：多陣列可配置協(xié)同并行體系結(jié)構(gòu)、高速率擴展互聯(lián)通信技術(shù)、高效異構(gòu)協(xié)同計算技術(shù)、基于隔離的安全控制技術(shù)、虛擬化的網(wǎng)絡(luò)計算支撐技術(shù)、多層次的大規(guī)模系統(tǒng)容錯技術(shù)和系統(tǒng)能耗綜合控制技術(shù)。
周興銘介紹說，由于采用了一系列創(chuàng)新技術(shù)，這臺計算機具有四大特點：
——高性能。無論是１２０６萬億次的峰值性能，還是５６３．１萬億次的Ｌｉｎｐａｃｋ實測性能，均位于國內(nèi)榜首、世界一流。
——低能耗。能耗是每瓦電創(chuàng)造的計算效能，“天河一號”目前能效為每瓦４．３億次運算，與２００９年６月公布的Ｔｏｐ５００（全球超級計算機前５００強）排名第一的美國“走鵑”（Ｒｏａｄｒｕｎｎｅｒ）相當。參照２００９年６月公布的Ｇｒｅｅｎ５００（全球綠色超級計算機前５００強）排名，“天河一號”可以位居第５。
——高安全。“天河”實現(xiàn)了不同用戶間數(shù)據(jù)和工作信息的相互隔離。對用戶來說，相當于到銀行租個保險柜，鑰匙掌握自己手里。
——易使用?！吧倒匣钡牟僮鹘缑婧筒藛?、鼠標等常規(guī)操作，讓機器的使用變得簡單。同時，作為一臺國際通用的標準化的超級計算機，“天河”上能運行來自各行業(yè)的各種程序，不存在兼容性問題。
公共服務(wù)設(shè)施承載三大功能
按照工程計劃，“天河一號”將于２００９年底至２０１０年在天津市濱海新區(qū)落戶，成為國家超級計算天津中心的業(yè)務(wù)主機，面向國內(nèi)外提供超級計算服務(wù)。
“天河”工程辦公室主任李楠說，“天河一號”在投入使用后將實現(xiàn)三大功能。
第一，作為提供超級計算服務(wù)的全球公共科研設(shè)施，“天河”向國內(nèi)外用戶開放。無論身在何處，用戶都可以通過國際互聯(lián)網(wǎng)使用“天河”進行科學(xué)計算。
第二，作為產(chǎn)業(yè)帶動平臺，“天河”上集中的當今時代最先進的信息技術(shù)將逐步轉(zhuǎn)移到其他產(chǎn)業(yè)，從而解決國家與社會發(fā)展中的各種問題。
第三，作為吸引人才的平臺，“天河”將進一步匯聚來自世界各地的尖端技術(shù)人才，對國民經(jīng)濟和世界科技的可持續(xù)發(fā)展作出更多貢獻。
目前中國的巨型計算機用戶主要集中在石油勘探、天氣預(yù)報、基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域。上個世紀末期，西方發(fā)達國家的汽車、建筑、動漫等行業(yè)已經(jīng)開始普及巨型計算機。
“我國對高性能計算機的需求已經(jīng)進入一個高峰期?！崩铋f，“天河”將用于石油勘探數(shù)據(jù)處理、生物醫(yī)藥研究、航空航天裝備研制、資源勘探和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理、金融工程數(shù)據(jù)分析、環(huán)渤海生態(tài)動力和污染數(shù)值模擬、基礎(chǔ)科學(xué)理論計算等方面。
與國家超級計算天津中心同時開始建設(shè)的，還有位于深圳的中心。這一南一北兩個國家級的超級計算中心，將成為中國高科技發(fā)展的重要引擎。
超級計算機是否只是科學(xué)研究者的“專利”？李楠介紹說，超級計算機的應(yīng)用與老百姓的生活息息相關(guān)，最常見的天氣預(yù)報就是超級計算的結(jié)果。而隨著超級計算機的服務(wù)能力在未來進一步拓展，很可能會誕生一個龐大的巨型機服務(wù)產(chǎn)業(yè)，面向個人用戶提供服務(wù)。
“比方說，未來的天氣預(yù)報可能進一步定時化，個人可以隨時詢問某個局部區(qū)域在某個特定時間段的天氣情況?！崩铋f。
超級計算機會代替人腦嗎？
如同一場你追我趕的比賽，每過幾年甚至更短的時間，全世界超級計算機的運算速度就會刷新一次。超級計算機的能力有極限嗎？它們是否會在未來代替人腦？科幻電影中計算機統(tǒng)治世界的故事，讓人們對這一古老話題的猜想從未停止。
“計算機無法代替人腦?！眹揽萍即髮W(xué)教授李思昆說，人腦與計算機的一個根本區(qū)別在于，人能夠發(fā)現(xiàn)規(guī)律，而計算機只能根據(jù)人發(fā)現(xiàn)的規(guī)律和設(shè)計的方法進行計算。
李思昆說，超級計算機之所以能與人對弈，就是因為人們把下棋的規(guī)律轉(zhuǎn)化成了可以計算的模型。
“辯證法認為，世界是有規(guī)律的。但還有很多問題比如愛情，人類尚未發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的規(guī)律中也有可計算的和不可計算的。換句話說，只要人類能夠發(fā)現(xiàn)規(guī)律、并且找到方法把規(guī)律變成可計算的問題從而建立起物理和數(shù)學(xué)模型，計算機就能夠替代人類在這些問題中的勞動?！崩钏祭フf。
人腦的奇妙性，讓科學(xué)計算與世界無限未知的哲學(xué)命題緊密相連。
僅就代數(shù)計算而言的話，“天河一號”一秒鐘能進行１２０６萬億次計算，人卻只能進行大約一次運算。然而，記住對方的長相這樣一個人在瞬間就能完成的圖像識別工作，計算機卻要經(jīng)歷一個極其復(fù)雜的并行計算過程。
“今天看來不可計算的規(guī)律，在未來某天也許能夠進行計算。但人類又會不斷發(fā)現(xiàn)更多未知的領(lǐng)域和更多不可計算的規(guī)律?！崩钏祭フf。
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