“神威·太湖之光”超算应用团队与“神威”超级计算机合影。 国家超级计算无锡中心供图

　　冲破封锁——

　　核心部件全部国产化

　　30多年前，摆在中国超算用户面前的是一个神秘的“玻璃房”：美国人把一台超级计算机卖给中国，用不透明的玻璃包裹得严严实实，中国技术人员未获授权不得入内。

　　“以今天的眼光来看，那个所谓的超级计算机，充其量只是一台高性能电脑。但对当时的中国来说，却是一个难以企及的高峰。”国家超级计算无锡中心主任杨广文说。

　　上世纪末，中国迈入独立设计和制造超级计算机的国家之列，但在核心处理器等关键部件与技术方面受制于人。

　　步入“十二五”，在国家“863”项目重点支持下，中国超级计算机发展不断取得突破。在“全球超级计算机500强”榜单上，“中国制造”的身影越来越多。内置英特尔芯片的“天河二号”异军突起，成为世界上第一台实现“全球超级计算机500强”六连冠的超级计算机。

　　然而，2015年4月，美国政府宣布，把与超级计算机相关的4家中国机构列入限制出口名单，这直接导致“天河二号”无法如期完成攻关目标。

　　每次技术封锁带来的都是自力更生。经过大力研发，2015年底，国家并行计算机工程技术研究中心成功研制出“神威·太湖之光”，它首次采用国产核心处理器“申威26010”，实现了所有核心部件的国产化。随后，“神威·太湖之光”在无锡安装运行。

　　只有5厘米见方的薄块“申威26010”成为中国打破技术封锁的一柄利器。25平方厘米的方寸之间，集成了260个运算核心、数十亿晶体管，达到了每秒3万多亿次计算能力。

　　从此，中国在高性能计算及应用领域拥有了更强的话语权。今年6月发布的“全球超级计算机500强”榜单中，中国的超级计算机占据226席，数量继续位列全球第一。

　　硬件诞生了，软件开发就成了下一个挑战。“神威·太湖之光”采用的是全国产的新型片上融合异构芯片，原有基于国外x86架构设计的大量科学及工程计算软件，无法直接在“神威·太湖之光”上高效运行。

　　在进行“全球气候模式的高性能模拟”研究时，甘霖就要面对这个挑战。他是付昊桓在清华大学带的第一个博士生，还是国家超级计算无锡中心主任助理。

　　甘霖说，一般的应用也就几千到几万行代码，而地球系统模式代码近百万行。这些是各国气候学家在过去几十年里积累的对大气、海洋、陆面等各个圈层变化机制的理解，每个人写代码的风格不同。为此，他们需要逐条进行代码的转换、移植乃至重新设计，最后才能为“神威·太湖之光”所用，这是个“愚公移山”的过程。

　　“移山”之路是布满困难和阻碍的，“神威·太湖之光”在应用之路上能迈开步子吗？

2018年，甘霖（右一）获国际电气和电子工程师协会“高性能专委会杰出新人奖”。国家超级计算无锡中心供图

　　广受认可——

　　从“毛头小子”到“专家”

　　2016年6月，“神威·太湖之光”一举成名后，很多人慕名而来，寻求合作。乔宇是2017年进入应用平台开发部的。入职不久，他所在团队接到了上海一家发动机生产企业的合作项目。

　　出乎乔宇意料的是，他第一次与上海方面的人见面时，对方竟是一脸不屑。原来，无锡中心的这支团队平均年龄不到30岁。瞧着一张张稚嫩的脸，客户心里没底：这群“毛头小子”能行吗？

　　一年时间，团队不仅出色完成了项目，还顺手帮对方解决了一些技术难题，结项时，对方改称他们为“专家”。“我们的团队逐渐受到认可，合作项目也越来越多了。”乔宇说。

　　从2016年6月20日平台开放以来，国内外多个应用项目通过使用“神威·太湖之光”获得突破，诞生了100多项应用成果，涉及气候气象、海洋、航空航天、生物、材料、高能物理、药物、生命科学等众多领域。

　　“神威·太湖之光”成功实现对“天宫一号”回收路径的精准模拟，20天完成了原本需要12个月的计算量；“千万核可扩展大气动力学全隐式模拟”可以让天气预报精确地推测出下一分钟一公里范围内的气候详情……

　　尽管取得了这些亮眼的成绩，团队成员们仍在马不停蹄地奋战，为的是让运算再快一些。

　　最近，刘钊在忙一个项目——对500年来全球大气和海洋数据进行模拟。根据计划，这个项目将耗时1年。“后来，我们又不断对算法进行优化，预计三四个月就能完成这个项目。”刘钊说。

　　在“神威·太湖之光”不断创造奇迹的同时，很多人将目光投向了背后的应用团队：这是一群怎样的人？

　　聚集人才——

　　在高铁上写完博士论文

　　甘霖是国际电气和电子工程师协会“高性能专委会杰出新人奖”获得者，是摘得该奖的首位中国学者。

　　攻读博士期间，甘霖加入了“神威·太湖之光”应用研发团队。有两个多月的时间，他几乎每周都要往返北京和无锡一次，单程5个小时，这成为甘霖宝贵的论文写作时光。

　　甘霖回忆说：“高铁座位舒服，干扰也比较少，很适合写文章。”他的博士论文，大约3/4是在高铁上完成的。有意思的是，一次，他的邻座是一位地球物理勘探领域的教授，交谈一番后，他还收获了一些论文修改意见。

　　2016年初，即将博士毕业的甘霖，拿到了几家企业的工作邀请，工作环境和薪水都很诱人。那时，“神威·太湖之光”的应用研发工作也走到了关键节点。是去企业，还是留在“神威·太湖之光”应用团队？甘霖选择了后者。“能将个人努力和国家科学进步联系在一起，是一件非常幸福的事。”甘霖说。

　　很快，在导师的带领下，甘霖与团队其他成员一起来到无锡，开始为国产超级计算机打造属于自己的应用。

　　甘霖说：“年轻就是我们最大的优势。我们有足够的时间去尝试，10个想法里只要有1个是对的，就能创造出巨大的变革。”

　　为解决特定领域专业人才短缺的问题，无锡中心推出一种全新的机制——与应用单位共同成立专题联合实验室，实验室负责人由应用方学科带头人担当，无锡中心提供计算与应用支持。

　　杨广文认为，超算是一门交叉性很强的学科，“要让不同专业方向的科研人才聚集在一起，合力干一件件大事。”（记者  潘旭涛）

　　“神威·太湖之光”大事记

　　2015年底，国家并行计算机工程技术研究中心完成“神威·太湖之光”的研制。

　　2016年6月，“神威·太湖之光”荣登“全球超级计算机500强”榜首，此后连续四次蝉联第一。

　　2016年11月，基于“神威·太湖之光”的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”项目获得“戈登·贝尔奖”。

　　2017年11月，基于“神威·太湖之光”的“非线性大地震模拟”项目获得 “戈登·贝尔奖”。

　　（资料来源：国家超级计算无锡中心）