探营亚洲第一超级计算机:关键技术仍靠进口
6月15日,“魔方”超级计算机将正式对外运行,6月10日,本报记者探访“魔方”的新家——上海市超级计算中心的机房。
67个2米左右高、1米左右宽的黑色柜子并排站在100平方米左右的玻璃房里,柜子上各色小灯闪烁,头顶上是交错密布的电线,房间温度为22摄氏度,玻璃房外是数台电脑显示器和穿白衣鞋套忙于调试机器的工作人员。
“魔方”超级计算机是中国首台国产百亿次超级计算机,型号为曙光5000A,由中科院计算所、曙光公司和上海超级计算中心联合研制,研制费用达2亿元人民币。
曙光5000A峰值计算能力超过每秒200万亿次,全机总储存容量大到500TB(千万亿字节),位列全球最快超级计算机排行榜TOP500第十,亚洲第一。目前世界上最快的计算机是IBM公司研制的“走鹃”,造价1亿美元,运算速度达每秒1000万亿次,主要用于美国核物理研究。
超级计算机的心脏就是这些黑色的柜子,包括42个节点机柜、10个互联网机柜、15个存储机柜。每个节点机柜里装有200颗CPU、800个核。
“魔方”芯片是AMD公司生产的“巴塞罗那”4核芯片、4路刀片系统、8路机架式节点和Infinibang高速互联的体系结构,还采用了低功耗的处理器和内存,先进的水冷散热系统和刀片结构,可以有效控制用电量。
曙光6000超级计算机正在研制,预计2010年将推出千万亿次超级计算机,曙光6000机型会部分采用国产“龙芯”,部分采用AMD或者英特尔芯片。这种混合异构体系将“前台”处理如编译与“后台”计算结合,解决兼容性、成本、耗电等问题。
“魔方”大用途
上海超级计算中心副主任、首席工程计算工程师李根国博士介绍说,理论、试验和计算是现在科技创新的三大支柱,而超级计算机则是高端计算能力的支撑,既可以对物理现象仿真和模拟,对复杂数据分析,也可以用于产品设计中复杂的设计计算。
此前,上海超级计算中心使用的型号为曙光4000A,已经用于大飞机研制、核电工程、汽车碰撞过程防震模拟、大型隧道工程的抗震安全评估。而在数值天气预报、药物作用的微观机理研究以及石油勘探数据分析等多个领域,计算机模拟是唯一可行的研究手段。
该中心负责高性能计算机用户的副主任袁俊解释说,比如在气象预报方面,之前都是运用卫星,地面观测站进行观测,根据过往的数据进行人工预测和判断,但这样并不十分准确。如果运用超级计算机把过往的数据输入,建造一个模型,就可以定时定量的预测天气。
在气候动力学方面,超级计算机可以模拟未来气候变化,比如,温室效应在多大程度上会改变气候。
在人类基因图谱的测序中,超级计算机可以用来分析巨量的人类基因组片段,袁俊说,遗憾的是,现在超级计算机运算能力已经超过每秒钟千万亿次,仍然没法完全测出具体人类基因组对应的功能,而这正是人类寻找基因组信息的最大动力。
以汽车制造为例,运用超级计算机技术的汽车生产周期已经由36个月降到了18个月以下。而波音777飞机的研制周期也从8年缩短至5年,工程返工量减少了50%。
买软件花了四千万
“魔方”的一些关键设备和技术仍然依靠进口,比如CPU就是AMD公司生产的“巴塞罗那”。
中国大型专业软件仍靠进口的格局也桎梏了超级计算机的发展。
“我们二期建设的时候买了一批软件,花了4000万人民币。”李根国说。
此外,“魔方”计算机,包括此前的曙光4000等系列,都存在一个损耗率和耗电量的问题。
一般而言,超级计算机的使用寿命约为6年,以“魔方”为例,每年的折旧就大于3000万人民币。