“美国电影《阿凡达》渲染(将动漫设计转化为具体图像,是动漫制作的核心环节之一)耗时近一年,而如今,在天河一号超级计算机帮助下,国产新版动画片《西游记》渲染只用了一周时间。”昨日,在国防科技大学计算机学院和天津市滨海新区联合召开的新闻发布会上,国家超级计算天津中心主任刘光明宣布,中国超级计算机天河一号已成为目前世界上获得广泛应用的最快的超级计算机系统,这标志着中国超级计算机应用水平进入世界先进行列。

而让长沙人和湖南人为之骄傲的是,天河一号与长沙乃至湖南有着千丝万缕的紧密联系。昨日,本报记者探访了天河一号背后的故事。

应用广泛

A 国产片可做出好莱坞大片特技

翻腾飞跃的祥龙、不断盘旋的巨龙……随着旋律的变换,画面时而大气磅礴,时而温和娴静,今年春晚上,“龙凤呈祥”、“天鹅湖”的节目以其美轮美奂的舞美效果艳惊全场,至今让人记忆深刻。“这是用近60万张图‘拼’出的4分钟舞美,制作团队制作好龙凤的轮廓,最后由天河一号超级渲染平台制作而成。”国家超级计算天津中心应用部部长孟祥飞解释,4分钟的舞美需要近60万张图片,而这些绝美的画面依靠天河一号的强大计算处理能力短时间内实现。“同样是一张图片,如果用普通工作站渲染需要30—40分钟,而用天河一号制作只需几秒钟左右。”像春晚节目这样的巨大工程,天河一号也只用了一天时间便完成了渲染计算处理工作。

“以前好莱坞大片里出现的大场面特技效果,今后也会出现在国产片中!”酷卡传媒科技负责人胡永说,因为渲染环节非常耗时、费事、成本较高,导致国产片极少有好莱坞大片的特技,而天河一号不但将时间压缩到了原来的五分之一左右,效果还更好,大大降低了成本。如此前热播的新版动画片《西游记》里面的特技渲染等工作,就是天河一号的功劳。

B 应用范围涵盖众多重要领域

由国防科大研制的天河一号超级计算机系统在国家超级计算天津中心投入运行以来,已构建形成了石油勘探、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。这些平台先后为全国范围的300多家重点用户提供了超算服务,应用范围涵盖了石油勘探、生物医药、航空航天、高端装备制造、土木工程设计、气象预报、海洋环境、新能源、新材料、基础科学研究、动漫与影视渲染等众多重要领域。天河一号的平均利用率达到60%到70%,居世界前列。

2011年初,中石油东方物探公司首次将面积达1060平方公里的石油勘探地震数据放在“天河一号”上进行计算,仅用16个小时就完成了计算处理任务,运算效率比原来提高了30多倍,极大提升了我国石油勘探数据处理的效率;

中科院软件所运用天河一号进行“地球外核热流动数值模拟”,实现了600亿未知数的超大计算规模运算,较国外同类问题高出一个量级;

在天河一号上开展的全球气候变化及地球科学系统研究,以及12分度全球海洋动力学模拟等科学研究,使我国在相关领域实现了跨越式发展并跃入世界先进行列,在国际上产生了重要影响。

C 打破瓶颈培养应用软件人才

刘光明说,继2009年成功突破“研发关”后,天河一号在投入运行后的一年多里,成功通过第二关,即“应用关”。“如今天河一号正面临一个关键瓶颈——软件关卡。”

“超算中心是一个跨学科的交集,所涉及的行业广泛,这就造成研发软件的人不懂硬件架构,研发硬件的人也不知道大型软件的局面。”刘光明说,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,已成为中国超级计算机发展的最大桎梏。

孟祥飞说,为了让天河一号更好地服务社会,发挥更大的应用效益,除了提供高性能计算服务外,中心为用户培训了一批高性能计算技术人才,与国际上一流的软件开发团队合作,研制开发出了具有国际先进水平的石油勘探数据处理等应用软件,组建了“天河石油物探计算中心”。此前,石油公司主要靠租用国外的软件,每年的使用费达上千万美元。

湘味浓浓

天河一号起源于长沙

天津中心的天河一号跟长沙有着密不可分的联系。天津中心副主任朱小谦告诉记者,“实际上天津超算中心的天河一号就起源于长沙。”“天河”分两期完成。2009年9月,天河一号第一期系统在长沙研制成功,同年11月世界超级计算机TOP500排名中名列亚洲第一、世界第五,使中国成为继美国之后第二个能自主研制千万亿次超级计算机的国家。尔后,部分机柜搬入天津超算中心,2010年10月研制完成了天河一号二期系统,峰值性能4700万亿次,linpack实测性能2566万亿次,在11月世界超级计算机TOP500排名中荣获世界第一。

研发团队来自国防科大

从制造出“世界第一快”的天河一号,到助推天河一号为国家产业、科研作出贡献,国防科技大学的专家们作出了巨大贡献。据悉,天河一号的核心工程师大部分都是30岁左右的博士,领军工程师平均年龄在40岁左右,这支年轻高学历的团队主要是由国防科技大学培养。

在天津中心,记者遇到了该中心的技术和管理支柱:主任刘光明、副主任罗军、朱小谦,他们三人的共同身份是湖南老乡,分别是常德、衡阳、株洲人。现在,他们的家都安在长沙,但是为了国家超级计算天津中心的发展和建设,他们过上了两地分居的劳累生活。据悉,为了保障系统的顺畅运行,刘光明两年没回家过一个节假日,就连春节也守候在天河一号左右。

连线长沙

长沙超算中心预计年底正式运营

令人欣喜的是,在“数字湖南”的打造进程中,由湖南省政府、国防科大、湖南大学合作共建,同样采用天河一号为主机的国家超级计算长沙中心已于去年开建,预计今年年底可正式启动运营,为湖南以及周边省市经济社会发展发挥重要的支撑和服务作用。

据悉,自去年启动试运行以来,长沙超算中心一直在紧锣密鼓的建设当中,预计6月底完成基建项目,12月底完成安装调试并正式启动运营。“目前我们正在筹备建设国家‘天地图’ 平台的南方数据中心,这将成为中国制造的‘google map’!”国家超算长沙中心湖南大学建设办主任蔡立军自豪地表示,尽管还是试运行中,中心已经发挥了不小作用,目前气象部门、国土部门已经成为第一批重点用户,今后将逐步在全省电子政务中实行推广。此外,虹猫蓝兔等动漫产业、中联重科、南车时代、三一重工等机械制造、设计仿真产业也都加入了长沙中心的试用队伍中,“确实很强大,效果更好,时间更短。”这些用户十分期待正式运营后的长沙中心将给他们带去更多惊喜。

“智慧城市是指城市‘互联网+物联网’的物物相联,通过超算和云计算将其整合,实现人类社会与物理世界的和谐融合。”获悉天津中心昨日举行的发布会后,蔡立军表示,对长沙中心未来前景充满信心,天河一号超级计算机必将为打造一个智慧长沙作出巨大贡献。

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超级计算中心和超级计算机

目前,科技部正式批准建立的国家超级计算中心已有4家,分别是天津中心(天河)、长沙中心(天河)、深圳中心(曙光)、济南中心(神威),其中天津中心已经建成,其他中心正在建设或者准备运营中。

超级计算机通常是指由数千甚至更多处理器组成的、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,它被广泛应用于地球气候模拟、宇宙天体研究、基因研究、超高速飞行器设计等领域,是一个国家科技综合实力的体现,目前全球超级计算机正跨入万万亿次时代。

从全球超算产业看,美国处于绝对领先地位,全球超级计算机TOP500排行榜中有半数以上来自美国,其次为日本和欧洲。近年来,中国超级计算机在核心技术领域也取得了举世瞩目的成就,正从原先的超算追赶者迈入世界超算大国行列。