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图表数据截止到2011年6月。

  超级计算机从千万亿次跃入万万亿次,云计算、物联网方兴未艾,移动互联势不可挡,“智慧城市”建设你追我赶……随着近年来信息技术的风起云涌,“智慧中国”的目标不再遥不可及,人们的工作、生活也随之发生着巨大的变化。

  值得注意的是,在推进“智慧城市”、“智慧中国”建设的过程中,出现了许多缺乏智慧的现象,比如重硬件轻软件、重建设轻应用、基础设施重复等,影响了“智慧中国”建设的效率和质量。为此,“科技视野”从今天起推出系列报道——“让‘智慧中国’更有智慧”,就存在的问题进行剖析,敬请关注。

  前不久,曙光公司与重庆有关方面签署协议,宣布启动重庆超算中心建设。这样,加上将于今年底建成运营的长沙超算中心和此前已经投入运行的上海超算中心、深圳超算中心、天津超算中心、济南超算中心,我国东、中、西部都将实现超算的全覆盖。

  “作为现代科学技术的大脑,超算是信息社会的重要基础设施,在科研、生产中发挥着不可替代的作用。建设超算中心固然重要,但更重要的是把它们用好、用足。”近日接受采访的多位专家一致表示,如果应用跟不上,即使超算中心再多、运算速度再快、性能再高,中国也成不了超算强国。

  相对于超算的高性能,应用的质量明显偏低,“高速公路上跑拖拉机”现象值得重视

  曾经位居全球超级计算机500强排行榜榜首、让国人倍感自豪的天河一号,在应用上也可圈可点:自它在天津超算中心投入运营以来,已构建起石油勘探、生物医药、动漫与影视超级渲染、高端装备制造产品设计与仿真、地理信息等5个高性能计算应用平台,先后为全国范围的300多家重点用户提供了超算服务,平均利用率达到60%—70%……

  面对这样的应用业绩,天津超算中心主任刘光明依然保持着清醒的头脑。在前不久接受记者采访时,他坦陈:在应用方面,天河一号依旧任重道远。

  天津中心应用部部长孟祥飞的话更加发人深省:超算的真正效能是在各种用户的使用中产生的,如果得不到广泛的实际应用,对性能的追求也就失去了意义。

  近年来,国际超算的舞台上,“中国速度”令人羡慕。根据2011年11月公布的最新全球超级计算机500强排行榜,中国的天河一号与星云分别列第二、四位。中国进入榜单的超级计算机总数已达75个,仅次于美国,但已经超过了德、日、法等传统的超级计算机大国。

  专家看门道。国家863计划重点专项专家组组长钱德沛说,超级计算机的排名仅仅是一个技术指标排名,如何实现超级计算机效用的最大化才是现实的问题。上海超算中心主任奚自立说,中国现在可以称得上是一个超算大国,距离超算强国还比较远。他打了个比方:就像造一个世界最高楼,如果建完了用不起来,只能是个摆设。

  与超算的运算速度和性能相比,它的应用却整体明显滞后。据专家介绍,按运行时间看,国内超算中心的资源使用率普遍都在70%以上,有的甚至超过80%,但应用的水平和质量不尽如人意。以上海超算中心为例,该超算中心拥有200万亿次计算能力,但只有20%—30%的运算任务能够扩展到10万亿次,有20%—30%的计算任务能够利用的计算力低于2万亿次。

  有人用“高速公路上跑拖拉机”来形容我国超算的应用状况,似不为过。

  超算应用,面临人才不足、软件滞后、环境不佳三大瓶颈

  制约超算应用水平与质量的原因何在?

  受访的专家指出,我国的超算应用,还面临人才不足、软件滞后和环境不佳三大瓶颈。

  “人才不足是首要原因。”清华大学计算机系主任杨广文认为,超算与一般的个人电脑和高性能计算机有很大差别,需要专业的人才队伍。一方面,在我国的高校中,开设超算课程的寥寥无几,本科生真正能掌握超算应用技能的很少;另一方面,超算的应用是一门交叉学科,除了具备超算应用基本技能,还须与所应用的专业紧密结合。

  为提高在校大学生的超级计算机实用技能,前不久浪潮集团与国际超级计算机大会组委会(简称ISC)、国际高性能计算咨询委员会(HPC—AC)等一起,举办了首届中国大学生超级计算机竞赛。从参赛的情况看,虽然报名的院校相当踊跃,但暴露的问题也值得重视:参赛的大多数是本科生,在比赛之前也与超算接触较少。

  “即使是计算机专业的大学本科生,到公司后也必须经过专业培训,周期大约为3年。”浪潮高性能服务器产品部总经理刘军说。

  制约超算应用的第二大瓶颈,是软件开发滞后。许多用户自己没有应用软件,只好花大价钱从国外买,影响了应用超算的积极性和效益。

  “天河一号在2009年突破‘研发关’后,经过一年的投入运行,成功过了‘应用关’,现在又面临‘软件关’。”据刘光明介绍,超算应用涉及的行业广泛,需要多学科集成。在很多情况下,研发软件的人不懂硬件架构,研发硬件的人不懂大型软件开发。“应用软件跟不上硬件的发展速度,导致超级计算机的计算能力发挥不出来。这已成为我们面临的最迫切问题。”

  超算应用面临的第三大瓶颈,是环境不佳,既有政策导向问题,也有社会对超算认识的问题。在政策环境上,我国在超算研发经费预算中,只有不到10%的经费用于开发应用软件,而美国这一比例为30%。在应用意识上,许多企业只把超算当作可望而不可即的“神器”,认为与自己的设计、生产关系不大;一些地方政府把建设超算中心更多当作“面子”工程,重建设、轻应用;在大众层面,许多人对超算知之甚少,更谈不上应用了。

  政府、企业、超算中心、高校院所四方联手,推动我国超算应用上台阶

  “目前我们更应该关注的话题,是如何把已有的超算用好用足,而不是什么时候研制出运算速度超过日本的超级计算机‘京’,再去拿一个‘世界第一’回来。”钱德沛教授的话道出了业内人士的共识。

  专家们指出,在美国、日本和欧洲的发达国家,超算运用已经成为企业相关人员的必备技能之一。在美国,甚至“一个薯片包装如何设计才能够最大程度地保护薯片的完整性”这样的事情,都用超算机来模拟演算。专家呼吁,政府、企业、超算中心和高校院所应尽快携起手来,让我国已经研制成功的超算尽快物尽其用——

  政府应在加快研发、建设的同时,更加重视超算的应用。比如,在国家超算项目的经费预算中,提高应用的比例,把更多的经费投入到软件开发、人才培养上来;在建设超算之初,就应超前规划,考虑建成之后的运营、运用问题;

  企业、超算中心和高校院所联合,在加强本科生、研究生专业人才培养的同时,建立超级计算机人才实习和培训基地,为在校大学生、研究生提供实习、培训机会和交流机会;针对具体的应用项目,各展所长,联手开发国产应用软件。

  采访中,记者了解的信息令人振奋:

  据钱德沛透露,在科技部的推动下,“十二五”863重大专项计划投资1个亿开发8个方向的应用软件,每个方向的投入是1000万元;其余2000万元,用于建设开发软件的平台;

  浪潮集团不仅积极推动开展中国大学生超级计算机竞赛,还设立了高性能计算奖励基金,用于表彰超算应用创新人才……

  硬件建起来,人才多起来,软件硬起来,环境好起来,中国距离超算强国的日子就不远了。

  链接

  超级计算机:超级计算机是指由数千甚至更多的处理器组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机,被誉为计算机中的珠穆朗玛峰。在2011年11月公布的最新全球超级计算机500强排行榜中,中国共有75台超算榜上有名,仅次于美国;其中中国的天河一号与星云分别列第二、四位。日本的“京”(K computer)以每秒8162万亿次的运算速度,位列国际TOP500榜首。