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　　我國首臺千萬(wàn)億次超級計算機系統——“天河一號”近日由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制成功。在今天上午召開(kāi)的中國高性能計算機TOP100組織的例行會(huì )議中，該組織公布了2009年度中國高性能計算機前100強排名，“天河一號”高居榜首。

　　“天河一號”有哪些特點(diǎn)？其研制過(guò)程中的難點(diǎn)在哪里？巨型計算機對于一個(gè)國家的意義何在？就這些問(wèn)題，記者采訪(fǎng)了參與“天河一號”研制的國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機系的專(zhuān)家。

　　可以存下13億中國人每人一張照片

　　今天上午，在國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)面積近千平方米的巨大機房中，記者見(jiàn)到了“天河一號”。

　　103臺灰白色的計算機機柜整齊列陣，機身上的小指示燈漸次閃爍。機房中，每臺機位的上下兩個(gè)抽屜式電風(fēng)扇讓機房中充斥著(zhù)陣陣涼風(fēng)。

　　在緊張工作的“天河一號”旁邊，“天河一號”工程辦公室主任李楠向記者介紹了“天河一號”的特點(diǎn)。

　　李主任告訴記者，“天河一號”的第一個(gè)特點(diǎn)是性能高。高性能首先表現為高運算速度�！啊�天河一號’24小時(shí)的工作量，如果用現在最先進(jìn)的雙核高性能個(gè)人PC機來(lái)操作，需要整整160年才能完成�！绷硗�，高性能也體現在其存儲量巨大，“天河一號”的存儲量可以達到1PB�！叭绻�給全中國13億人每人拍一張高清晰度的數碼照片，在‘天河一號’里可以全部存下來(lái)�！�

　　另外，“天河一號”具有高效能�！捌湫�能的高低，通俗來(lái)說(shuō)就是是否省電，也就是單位計算性能需要消耗多少資源。參照國際上關(guān)于高性能計算機效能 GR EEN 500組織在2009年6月公布的排名中，‘天河一號’排名第五。這說(shuō)明‘天河一號’的能效在世界上處于領(lǐng)先水平�！�

　　其第三個(gè)特點(diǎn)是高安全性。李主任告訴記者，安全性對于任何一臺計算機來(lái)說(shuō)都非常重要，“尤其是對于巨型計算機來(lái)講，它的用戶(hù)主要是大的石油企業(yè)、氣象預報部門(mén)和各大銀行系統等，這些單位對于信息安全的要求都非常高�！崩钪魅伪硎�，對于普通的聯(lián)網(wǎng)PC機來(lái)說(shuō)，管理員擁有查看權限，可以進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )中的任何一臺計算機的內部。但是，對于“天河一號”來(lái)說(shuō)，只有用戶(hù)自己掌握密碼，系統管理員也不能進(jìn)入用戶(hù)的信息系統查看到任何信息�！按騻�(gè)比方，一個(gè)用戶(hù)如果擁有了‘天河一號’的使用權，就相當于某個(gè)人在銀行租到了一個(gè)保險柜，唯一一把鑰匙就在這個(gè)人自己身上，銀行的工作人員和任何其他人都不可能打開(kāi)這個(gè)柜子�！�

　　“天河一號”的第四個(gè)特點(diǎn)是易使用�！疤旌右惶枴痹谠O計上采用刀片式結構，每個(gè)機位都包含可以抽出的32個(gè)刀片，這些刀片上裝有電路板�！爱斈硞�(gè)刀片上某點(diǎn)出現故障，計算機的錯誤自查系統會(huì )迅速找到并定位錯誤出現的刀片位置。然后，工作人員可以迅速將其抽出并進(jìn)行維修。此外，雖然“天河一號”其體積巨大、工作原理復雜，但是其操作界面和普通PC機相似，操作簡(jiǎn)便，而且可以與大部分國際上通用的軟件兼容。

　　巨型計算機研制困難重重

　　當今世界，高性能計算已成為理論和試驗之外的第三種科學(xué)研究手段，是推動(dòng)科技創(chuàng )新和經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的戰略高技術(shù)。各大國紛紛投入巨資研制開(kāi)發(fā)超級計算機系統，以提升綜合國力和科技競爭力。

　　在2009年6月公布的世界超級計算機500強(TOP500)中，美國占據291席，歐洲占據145席，亞洲僅占十幾席。與發(fā)達國家相比，我國不僅在計算能力上相差一個(gè)量級，裝機數量也相去甚遠。那么，要研制成功“天河一號”這樣的巨型計算機，研究人員面臨的最重要的技術(shù)難點(diǎn)主要有哪些？

　　“天河一號”工程重要參與者、國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機學(xué)院的李思昆教授告訴記者，任何一臺巨型計算機的研制都必須要解決以下幾大難題。

　　首先，在體系結構方面。一臺計算機從百萬(wàn)億次到千萬(wàn)億次的躍升并不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的數字上的變化，而需要在其體系結構上進(jìn)行大量的創(chuàng )新和調整�！叭绻�原來(lái)是10個(gè)人來(lái)完成某項工作，現在就相當于要有100個(gè)甚至1000個(gè)人來(lái)完成一個(gè)工作。每個(gè)人的工作怎么分配、人與人之間如何分工合作、如何互聯(lián)協(xié)調就變得極其重要。否則，就很難保證1000個(gè)人的工作效率就比100個(gè)人高。很可能這1000個(gè)人的內耗巨大，或者經(jīng)常需要返工，而導致工作效率低于100個(gè)人的效率�！币�解決這些問(wèn)題，就需要設計出一套讓這數千個(gè)部件可以和諧互聯(lián)的體系系統。

　　第二點(diǎn)，是如何來(lái)應對錯誤。李教授告訴記者，“天河一號”有1萬(wàn)余個(gè)部件，從科學(xué)角度來(lái)講，故障是不可避免的，“這就需要設計出一套機制來(lái)保證某個(gè)部件的錯誤不至于影響到整個(gè)系統的運作，此外還可以盡快找到并排除錯誤�！�

　　第三點(diǎn)，就是要解決能耗問(wèn)題。巨型計算機的能耗極大，即使是效能已經(jīng)很高的“天河一號”，每小時(shí)的耗電量也達到1280千瓦／時(shí)�！耙粋�(gè)美國科學(xué)家曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，‘如果不解決能耗問(wèn)題，那么巨型計算機就只能和核電站建在一起了�！�”而美國就打算把未來(lái)的巨型計算機建在海邊，因為核電站需要用海水來(lái)為核反應堆降溫。

　　巨型計算機與國計民生息息相關(guān)

　　在“天河一號”機房的一臺顯示器前，記者看到了“天河一號”計算并預報的2009年8月9日襲擊臺灣的“莫拉克”臺風(fēng)的走勢圖。從這段動(dòng)畫(huà)中可以清晰地看到臺風(fēng)的中心、中心風(fēng)力和走勢，而這次預報被證實(shí)與后來(lái)的真實(shí)情況基本相同，準確率極高。

　　除了氣象預報領(lǐng)域，巨型計算機在很多和國計民生相關(guān)的重要領(lǐng)域都發(fā)揮著(zhù)舉足輕重的作用。

　　“天河一號”工程重要參與者、國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)計算機學(xué)院竇文華教授為記者展示了一段美國總統信息技術(shù)顧問(wèn)委員會(huì )2005年6月對總統提交的報告，報告中說(shuō)：計算科學(xué)對國家保持科學(xué)研究領(lǐng)導地位、提高經(jīng)濟競爭力以及維護國土安全發(fā)揮了重要作用。該委員會(huì )確信，計算科學(xué)是21世紀最重要的技術(shù)領(lǐng)域之一，因為它對整個(gè)社會(huì )的進(jìn)步起著(zhù)基礎性的作用。

　　而美國國家研究委員會(huì )計算機科學(xué)與通信部2004年11月也提交過(guò)以下報告：為滿(mǎn)足美國現在和未來(lái)的需求，政府部門(mén)應該和國會(huì )一起在加速超級運算發(fā)展和確保國家在持有多個(gè)強有力的軟硬件供應方面擔負起主要職責。

　　從這兩份報告中，可以充分表明美國以及世界各國對發(fā)展巨型計算機重要意義的認識。

　　此外，李楠主任還通過(guò)幾個(gè)例子，向記者展示了巨型計算機在國計民生各關(guān)鍵領(lǐng)域的支撐性作用。

　　在制藥領(lǐng)域中，巨型計算機出現前，一種新藥的問(wèn)世要經(jīng)過(guò)原理研究、動(dòng)物實(shí)驗、志愿者實(shí)驗等數個(gè)步驟，整個(gè)研制周期在15年左右。而如今，很多基礎性的實(shí)驗和計算工作都可以由巨型計算機來(lái)完成，一種新藥的研制周期可以縮短為3~5年�！耙环N新藥可以改變人類(lèi)的命運，比如盤(pán)尼西林，就以其廣譜抗菌能力，挽救了無(wú)數人的生命�！�

　　在飛機制造領(lǐng)域，巨型計算機也發(fā)揮了不可替代的作用。以前，飛機確定外形需要在風(fēng)洞中進(jìn)行大量實(shí)驗�！氨热�，某型波音飛機在確定外形前就在風(fēng)洞中進(jìn)行了3年的定型試驗。而現在，通過(guò)巨型計算機強大的計算能力和模擬技術(shù)，大量的實(shí)驗可以通過(guò)計算機計算和模擬而省去，周期可以縮短到3~6個(gè)月�！�

　　在石油勘探領(lǐng)域，巨型計算機也發(fā)揮著(zhù)重要的作用。李主任告訴記者，1983年面世的“銀河一號”巨型計算機，其當時(shí)研制的主要目的就是為了石油勘測�！拔覀儺敃r(shí)要從美國進(jìn)口相關(guān)的計算機，但是美國人不允許我們進(jìn)核心控制室。所以，國家當時(shí)就下定決心要研制出自己的巨型計算機�！�

　　可見(jiàn)，“天河一號”的誕生，是我國高性能計算機技術(shù)發(fā)展的又一重大突破，是國家和軍隊信息化建設的又一重要成果，標志著(zhù)我國超級計算機研制能力實(shí)現了從百萬(wàn)億次到千萬(wàn)億次的重大跨越，我國成為繼美國之后第二個(gè)能研制千萬(wàn)億次超級計算機系統的國家，對提升綜合國力具有重要的戰略意義。

　　另?yè)�介紹，“天河一號”將于今年年底至明年在天津濱海新區安裝部署。投入使用后，國家超級計算天津中心將成為我國首個(gè)具有千萬(wàn)億次計算能力的超算中心，也是世界上少數幾個(gè)具有千萬(wàn)億次計算能力的超算中心之一，將有力帶動(dòng)天津濱海新區高科技服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和高端信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為經(jīng)濟、社會(huì )發(fā)展提供高科技支撐。 (記者 潘婷)