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中国高性能计算看“曙光”
人民日报 

据最新权威数据显示,曙光公司的高性能计算机产品出货量排名升至全球第六,亚洲第一。而在中国市场中,曙光连续5年蝉联高性能计算机市场份额第一。 

刚刚成功登月的嫦娥三号,飞行姿态、轨道路线有曙光来助力测控。2008年奥运会开幕式中,舞者在绚丽的LED画轴上“挥毫泼墨”,依靠曙光5000时时在后台模拟渲染。2003年对抗非典的战役中,曙光4000是疫苗研制的“功臣”。科学研究,油田开采,建筑设计,汽车、飞机、船舶制造,乃至智能手机、高清大片……曙光高性能计算机产品应用在各个领域。 

每一个行业都有曙光高性能计算机成功应用的案例。那么,曙光的这条应用之路是如何越走越宽的? 

国家扶持度过艰难期,“洋插队们”创造了中国第一台高性能计算机,却只卖出了三台

“高性能计算机,顾名思义,就是性能很高的计算机,计算速度快,程序容量大,通信能力强。”中国工程院院士李国杰解释,如果没有高性能计算的支持,一切科学研究可能都很难有一个大的突破。20年前,在国家“863”计划支持下,李国杰主持研发的中国第一台高性能计算机曙光一号诞生了。 

仅花一年时间,仅投入经费200万元,曙光一号的研制过程十分特殊。李国杰带领着一支从没有设计经验的队伍,从零做起。当时中国的计算机生产条件不足,研发常常卡在一个小零件的缺失上。李国杰就组织一支小分队“驻扎”到美国去,他称这为“洋插队”:“租住美国人的房子,利用美国计算机产业良好的环境搞研发。” 

在此之前,中国也曾高价买来国外机芯,但是却受到“玻璃房子”的屈辱:机器装在一个透明机房里,钥匙由美国工程师控制,中国人无法随便进入。甚至中国人操作的一举一动和所有运算数据,都由机房外的美国工程师监控。在曙光一号诞生后的第三天,由美英日等发达西方国家组成的“巴黎统筹会”就宣布解除10亿次计算机对中国的禁运。 

曙光信息产业有限公司的成立,在现任总裁历军看来方式也有些特殊:“我们是先有产品,后有公司。”他认为,如果将高性能计算机命名为曙光,寄托了当时国家科委的领导对中国大型计算机研发的希望,那么在此之后成立的公司也命名为曙光,则是寓意着中国高性能计算机产业化的希望。 

曙光公司的成立为曙光高性能计算机的研发定下了未来发展基调:面向应用,面向市场。但最初,即使是“如果购买这个机器,那么国家帮你出一半的钱”,以及在大家付出了极大的努力后,曙光一号也只卖出了3台。 

“封闭的设计体系是推广的第一个拦路虎。”历军说,由于曙光一号是全面自主开发的,设计体系与国际标准不接轨,不能兼容国际上主流的操作系统和应用软件,于是推广十分困难。 

面对市场最真实的反馈,曙光及时调整了发展方向,“我们积极去适应这个国际的标准。按照国际标准的接口、标准的软件编程方法去设计计算机”。 

依靠国家的扶持和研发队伍的努力,曙光度过了最艰难的初创期。“但是如果永远依靠国家支撑,就不能称其为一个企业。”历军说。 

立足自主创新,面向产业化,走技工贸路线的曙光以超摩尔定律的速度发展

对比曙光一号亿次计算的量级,今天的曙光6000已经到了千万亿次的量级,增长了400多万倍。2010年,曙光“星云”超千万亿次超级计算机拿下当年全球高性能计算机500强的榜眼,计算速度位列世界第二,星云每秒的计算速度相当于20万台普通电脑运算速度的总和。 

“这个发展速度是无法想象的。”曙光公司高级副总裁聂华告诉记者,信息技术领域著名的摩尔定律指出,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻一倍以上,揭示了信息技术进步的速度。而在高性能计算机的领域中,每隔18个月,性能的提升是5倍甚至10倍。曙光就是以这样超摩尔定律的速度发展着。 

20年间,曙光的市场成绩也天翻地覆,从卖出三台到如今占有中国高性能计算机市场35%的最大份额。 

“怎样赢得市场?我们不是拼成本,最根本的当然是拼技术。”曾参与曙光一号部分研发工作的中国科学院计算所所长孙凝晖说,曙光走的是技工贸路线。孙凝晖举例,曙光在用户消息传递零拷贝和高速网络包的高速处理上做出了世界上最好的创新。在石油行业,曙光的并行IO技术,也在跟IBM的竞争中赢得石油行业70%的最高份额。目前,曙光公司每年新增上百项发明专利,在2009—2012这三年间,曙光公司的发明专利就达千余项。 

而产学研结合的人才流转机制,让曙光创新源头一直活水涌动。曙光与科研单位一直保持深度合作,聂华原先就是中科院计算所的科研人员,而孙凝晖的学生们如今也在曙光研发部门承担最核心的工作。 

孙凝晖还总结了曙光发展另一个关键要素——开放的技术路线,“做到规模产业化,需要打破过去封闭的系统,走到今天集群开放的体系结构,就像开放的安卓平台突破了80%市场份额一样,在开放的基础上再通过自主创新增值”。 

正如李国杰所说,曙光的意义不仅是机器的性能多么好,更在于它探索出了一条可证明可复制的中国模式:在改革开放的环境下,怎么实现科研成果产业化。 

从制造商变身为服务提供商,将在云计算应用中大展拳脚

在曙光人眼中,一代代曙光高性能计算机的发展,就如同自己的孩子在成长。但在历军看来,这个孩子仍未长大成人。 

“曙光一号是刚刚降生,而全面按照国际标准设计的曙光2000意味着这孩子已经有个小模样了,到了进一步与国际主流标准接轨并进行了大量商业化改造的曙光4000,说明这孩子能够蹒跚学步。直至到了性能全球第二的曙光6000,我认为这个孩子才算是走得稳当。”历军说。 

历军认为,超级计算机的计算速度并不是唯一追求,排名只能说明我们制造设计的能力,而不是应用的能力。“高性能计算的意义在于为人类‘解题’的能力,将人类在现实世界中遇到的复杂问题,通过建模运算得出结果。比如用高性能计算机模拟汽车设计中碰撞的安全性实验,就能减少真实实验的次数而大大降低成本。” 

历军分析,虽然曙光已经成为亚洲第一大超级计算机制造商,但是大部分销售还是来自于中小规模的应用,这反映了中国高性能计算机的应用水平。“我们与世界最先进的差距在于缺少应用需求的驱动。”但历军也认为,“已经过去的这20年,见证了中国高性能计算机的应用从无到有的历程,未来20年应该是一个从有到优的过程。应用需求会更精细更庞大,未来我们可能要用超级计算机去模拟一个城市,甚至模拟一个地球!” 

如今,曙光已经开始实现“管理”一个个城市。比如曙光6000超级计算机已经落户国家超级计算深圳中心,承担了为深圳市和部分南方地区提供云计算服务,包括精确天气预报,同时也服务于金融、电子政务、医疗、教育平台,以及城市用水管网和燃气电路管网的监控等公共事务管理。 

曙光下一个目标是再完成一次华丽转身——从制造商变身为服务提供商。李国杰说:“未来高性能计算机会无处不在,肯定会变得更小更轻,但我们的理想也许并不是让人人都拥有一台高性能计算机,而是让人人都享受到高性能计算的服务能力,就像我们现在人人需要用电,但是并不需要每家都有一个发电机一样。成为一个更贴近用户、更能解决用户问题的一个行业的领袖和专家,这是我们未来的方向。” 

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