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​成都超算中心即将诞生 “超级大脑”将把我们带向何处?


来源:川报观察

你能想象,当数十万个CPU(中央处理器)核心和加速部件同时连接在一起时,它的计算能力将会达到什么状态吗?你能想象,当这个具备超算能力的“超级大脑”应用到日常生产生活中时,会如何

你能想象,当数十万个CPU(中央处理器)核心和加速部件同时连接在一起时,它的计算能力将会达到什么状态吗?你能想象,当这个具备超算能力的“超级大脑”应用到日常生产生活中时,会如何改变眼前的一切吗?你还能想象,相当于7层楼高的超级计算中心满负荷运转时,它的用电量等能耗比,竟然比一台家用冰箱还低?

这些疑问,很快就能在成都超算中心找到答案。2月20日,四川天府新区成都科学城鹿溪智谷核心区内,成都超算中心正式进入全面加速建设阶段。在这个占地面积36亩的土地上,硅立方、动力楼、科研楼三栋建筑拔地而起,预计在今年5月就将实现设备的联调联试,一个“超级大脑”即将诞生。

【超强算力】

数十万个“大脑”同时运算每秒运算能力达数十亿亿次

尽管还在建设阶段,然而成都超算中心显然已经引起了各界的极大关注。作为四川省和中国科学院联手打造的重大项目,自2019年12月18日举行开工仪式以来,过去两个月时间里,有意向和超算中心签订合作协议的企业和单位,就已超过300家。

超算中心,究竟有何魅力?

2月20日,记者来到成都超算中心建设现场。其门口摆放的一张规划效果图,让人直观强烈感受到了它的与众不同:在一个半弧形的建筑群中央,一个呈立方体造型的构筑物,犹如一颗“超级大脑”在不停运转,周边的建筑物源源不断向它输送“能量”,充满了十足的未来科技感。而就在这张规划效果图的背面,三个钢架结构的建筑体正拔地而起,把这种无暇想象拉进现实。

这颗“超级大脑”,正是超算中心的核心构筑——超级计算机的安身之所,它还有一个特别的名字——硅立方。成都超算中心项目现场负责人王建波博士介绍,超级计算机所有核心部件都将集中安置在硅立方中,其由无数个部件组成在一起,部件也可以被随时拔出和插入,就像搭积木一样层层有序堆叠起来,从而形成一个整体有机的超级计算体。

“超级计算机的基本组成组建与个人电脑并无太大差异,但是规格与性能则完全不是一个量级。”王建波打了个比方说,如果以普通住宅的高度来计算,成都超级计算机将相当于有7层楼高。“普通电脑只需要放在背包里带走,而超级计算机则要专门建一栋楼来放置。”

相比于体积大,超算中心更重要的性能是算力快。据了解,成都超算中心作为即将建成的西部地区首个超级计算中心,其运算能力将达到每秒钟数十亿亿次,成为西部地区的最强算力,并将积极争取纳入国家超算中心体系。

每秒钟数十亿亿次的运算能力,是个什么概念?尽管成都超算中心没有对外披露具体数据,但曾有人对国家超级计算广州中心“天河二号”的运算能力做过对比。2014年广州超算中心投用时,一共装有3.2万颗主CPU和4.8万个协处理器,当时“天河二号”的峰值计算速度达到每秒5.49亿亿次。该中心时任负责人就此曾打了个比喻,“假设每人每秒钟进行一次运算,’天河二号’运算一小时,相当于13亿人同时用计算器算上1000年。”

然而,相比于“天河二号”,成都超算中心这个“超级大脑”则由数十万个CPU核心和加速部件同时进行运算,其运算速度由此可见一斑。

不过,要让这个“巨无霸”实现稳定运行,却并非易事。超级计算机在运转时,设备将产生大量热量。经测算,一颗CPU满负荷运转时和一个300瓦灯泡持续点亮所产生的热量相当,而当数十万个CPU集中运转,其产生的热量难以想象。

为了维持超级计算机的正常运转,供电和降温成为两大关键。据了解,占地36亩的超算中心将重点建设硅立方、动力楼和科研楼,其中动力楼就承担起了强大的电力能源等支撑。另一方面,为实现快速降温,成都超算中心通过利用特殊的处理技术,为每个芯片进行有效降温。“这个能耗比,要比家用冰箱的指标还低,这也使得超算中心的技术达到了全球前沿。”王建波说。

【超宽领域】

“算天”“算地”“算人” 把更多不可能变成可能

每秒钟的运算能力为十亿亿次、百亿亿次的超级计算机,看起来离人们的日常生活很“遥远”,而实际上,超算在“算天”“算地”“算人”上通过持续服务于宇宙演化模拟、气象预报、航空航天、抗震分析、生命健康等科研创新,已全面融入生活的方方面面。

对此,中国科学院计算机网络信息中心、中国科学院计算科学应用中心等多个部门曾进行深入研究。以生命科学的药物设计为例,传统制药行业中上市新药是非常困难的过程,在美国,一种新药上市往往需要花费超过10亿美元并消耗10-17年时间。然而基于生物大分子三维结构的一系列计算方法,极大提高了药物发现效率。随着该技术应用,每种药物平均开发成本减少了约1.3亿美元,研发时间缩短了约1年。2016年,美国500强企业吉利德科学公司投资1.2亿美元购买了一家制药公司用于治疗肝病的药物,这款药物完全是用利用软件设计而来,其计算机设计加实验验证总耗时间仅1年,时间之短震惊业界。

国内的超算中心也在你追我赶。截至2019年,我国国家科技部批准建立的国家超级计算中心已达七家,分别位于天津、广州、深圳、济南、长沙、无锡和郑州。随着这些超算中心在大数据、云计算和人工智能等领域开展深度融合,一系列衍生的应用开始走进人们的日常生活。

比如:超算平台开发的精细数值天气预报系统,能准确预测未来15天以上气象变化情况。每12分钟实时刷新未来6小时的气象变化数据,让灾害性天气的备灾时间大幅增加;基于国家超级计算长沙中心的大数据,通过人工智能筛查机器人“大脑”中储备的200余种骨质疏松风险体征问题库,可精确“问诊”骨质疏松症,3至5分钟内就可提供个性化诊疗报告,准确率超过90%。

不仅如此,超算也非常适合动漫渲染以及影片的制作。以数字电影为例,《流浪地球》全片2003个特效镜头均由电脑制作合成。其中有一个俯瞰地球长达2分钟的镜头,耗费了制作者半年时间才完成了包括动画设计、搭建场景、后期合成等环节。而如果有了成都超算,则只需要6天即可搞定。

除了给应用场景带来巨大变化,超算计算机对科技创新和经济发展也有巨大推动力。位于天津的“天河一号”超级计算机,每天服务8000多个科研计算任务,“天河一号”为石油资源开发、装备制造、生物医药等行业企业累计带来经济效益近百亿元。

“随着成都超算中心的建成投用,将加速促进培育产业生态圈创新生态链。”在成都科学城管委会创新能力部部长温琦看来,当前成都在人工智能、大数据、动漫设计等新产业的飞速发展,对超算形成了海量需求,而伴随着新技术和新业态的不断涌现,超算中心在5G、生命科学、信息安全、虚拟现实、新材料等新技术领域将得到更加广泛的应用,从而提升相关产业的能级。

不仅如此,成都全市现有四川大学、电子科大等高校64所,中科院成都分院等国家级科研机构30家,高校院所从事科学研究与超算密切相关,以超算中心为依托,可以迅速集聚更多领军型科技创新人才,推动产生更多更好的科技成果。

“因为地理位置和产业布局的因素,环兴隆湖一圈的兴隆湖产业园和与之毗邻的‘独角兽岛’将会最先受益,也将由此提速成都科学城建设综合性国家科学中心的步伐。 ”温琦说。

[责任编辑:丁影]

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