位於濱海新區的國家超級計算天津中心。

天河E級原型機歷經兩年多的持續研發和關鍵技術攻關，於2018年7月研制成功。

技術人員在運用超算解決地質難題。

天河E級原型機開放應用以來，中科院、北京臨近空間飛行器系統工程研究所等數十家合作單位完成了大規模並行應用測試。

天津北方網訊：盛夏時節，位於濱海新區的國家超級計算天津中心（簡稱“天津超算中心”）機房裡，140個黑色計算機櫃整齊排列，發出低沈的“嗡嗡”聲，密密麻麻的指示燈不間斷閃爍，這就是我國自主研制的千萬億次超級計算機“天河一號”，也是在國際TOP500最快超級計算機榜單中運行時間最長的超級計算機。其每秒4700萬億次的峰值計算能力，運算1小時相當於全國13億人同時計算340年以上，為我國科學研究、信息服務、裝備制造等領域發展提供強大支橕，產生了重要的應用效益。

超級計算機是一個國家科技水平和戰略能力的重要標志。從“銀河”實現我國巨型機“零”的突破，到“天河”問鼎世界超算之巔，科研人員胸懷祖國，不畏艱難，自主創新，勇攀高峰，在我國科技發展之路上鐫刻下一個又一個輝煌。進入新時代，天津超算中心堅持自主創新，在推動高性能計算不斷跨越的實踐中，積極開展“天河”系列超級計算機在科學研究和產業創新領域應用，讓“國之重器”成為服務現代經濟體系建設、人民生命健康保障的“國之利器”，為我國科技領域的自主創新發展提供源源不斷的強大技術支橕，為區域經濟社會高質量發展貢獻不竭動力。

從“零”的突破

到問鼎世界冠軍

上世紀70年代，高性能計算成為推動科技創新和經濟社會發展的戰略高技術，中長期天氣預報、航空航天、核爆模擬、石油地震勘探等重大創新和產業領域利用超級計算機不斷取得突破。然而，由於沒有自己的巨型計算機，中國常常受制於人，不但不能制造核心芯片，甚至連超級計算機的架構、操作系統等都沒有入門，勘探出來的礦藏、石油數據資料，不得不送到國外去處理，不但花費昂貴，而且數據首先要被外國專家掌握。

1978年，我國啟動巨型計算機研制工程。那時，工業基礎薄弱，電子元器件性能和工藝水平落後，要把計算速度提昇到每秒一億次，困難重重。這是一次以勤補拙的艱難探索。5年時間裡，研發人員吃在工廠、睡在機房，省下每一分錢，用在零件、設備的生產上，最終，突破關鍵技術、完成整體設計，全機4萬多條繞接線、12萬個繞接點、861塊插件板、200多萬個手工焊點，無一錯繞、無一虛焊。1983年，“銀河-Ⅰ”巨型計算機終於研制成功，這使中國成為世界上少數幾個能研制億次巨型機的國家。

進入新世紀後，我國各項事業進入高速發展時期，對高性能計算機的運算速度和容量都有了更迫切的需求。

2008年8月8日，奧運之火點亮中國，在舉國歡慶的夜晚，國防科技大學的“銀河樓”裡燈火通明。國防科技大學和天津正式啟動“國家超級計算天津中心”建設，聯合承擔“千萬億次高效能計算系統”的研制。在這裡，一個全新的方案正在醞釀，要在沒有路的地方走出一條路。

經過長達半年的封閉攻關，歷經8萬多次軟件程序改進優化，最終科研人員采用混合語言編程等技術，實現了計算核心異構協同，一舉將GPU的計算效率提高到70%以上，達到世界最高水平。

2009年，博士畢業的孟祥飛作為技術骨乾，加入了剛成立的天津超算中心。正是這年金秋十月，新中國六十華誕，我國首臺千萬億次超級計算機宣告誕生，命名為“天河”。我國自主研制超級計算機實現了從百萬億次到千萬億次的跨越，成為繼美國之後世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機系統的國家。

從此，目光聚焦到渤海之濱──天津濱海新區。2010年初夏，“天河一號”超級計算機開始在濱海新區安裝部署。

“天河一號”超級計算系統部署及研發測試之初，孟祥飛和團隊白天在機房改造，安裝電纜、機櫃，晚上值班，日夜不停，“累了困了，就把大紙箱鋪在地上躺一會兒”。僅用7個月的時間，就完成了其他國家要用一年甚至更長時間纔能完成的安裝部署任務。

在科研人員的爭分奪秒下，“天河一號”比原計劃提前近一年時間成功入駐天津超算中心。與此同時，“天河一號”也在大洋彼岸掀起了波瀾。

歷史的高光時刻，停留在2010年11月16日。這一天，在美國路易斯安那州新奧爾良市舉辦的世界超級計算大會上，“天河一號”以計算峰值4700萬億次，高出第二名1倍多的絕對優勢，勇奪國際T0P500排名第一。

中國超算實現了彎道超車！這是自鴉片戰爭以來，中國人第一次登上世界科技競賽最高領獎臺！

從滿負荷運行

到力攀巔峰

“天河一號”實現性能突破後，“快”已經不是問題，應用成了能否在國際超算領域立足的關鍵。

登頂世界第一後，外界對“天河一號”的質疑隨之而來，有人說“天河一號”中看不中用，甚至說它就是大號游戲機。

彼時，國內超級計算機的應用剛起步。為了讓“天河一號”盡快服務國家經濟社會發展，擔任天津超算中心應用研發部部長和團隊黨組織負責人的孟祥飛帶著團隊，開始在全國各地奔波推廣。

經過多年一步一步的摸索，最終“天河一號”開拓形成了“算天、算地、算人”的廣泛應用。

在“算天”上，計算分析大型飛機外形的空氣動力特性，使飛機飛得更快更省油；在“算地”方面，天津超算中心與其他公司合作研發我國自主的石油地震勘探數據分析核心軟件；在“算人”方面，與基因公司合作，破解人類“基因組學”研究中面臨的海量數據存儲和處理的技術瓶頸，軍事醫學科學院還在“天河一號”上進行了以胰島素受體為靶點的糖尿病新型治療藥物的研發……

通過應用研發團隊的不懈努力，“天河一號”服務越來越“接地氣”，不僅實現了滿負荷運行，而且出現用戶排隊使用的情況。

依托“天河一號”，科研人員開發出了國際首款大規模異構並行模擬軟件，使“天河”成為可控核聚變研究的領先平臺；參與我國霧霾預警預報與評估系統研發，構建起我國第一個高分辨率霧霾預報准業務化平臺；與相關單位合作開發高精度勘探地震數據處理軟件，完成了多項高密度勘探等國際領先項目……

如今，“天河一號”已經服役超過10年，每天運行計算任務超過1400個，1000多個科研團隊借助“天河一號”開展科研工作，構建形成了石油勘探、生物醫藥、動漫與影視特效渲染、高端裝備制造、地理信息等五大高性能計算應用平臺。

2014年，天津超算中心實現收支平衡，大大超出了所有人的預期。“超算中心能夠通過自身高技術服務實現收支平衡，還有結餘，這在全世界是第一家。”孟祥飛說。

從“銀河”的歷史性突破，到“天河”等一系列超級計算機不斷刷新世界速度，中國超級計算機的跨越只用了短短40年。今天，在國際TOP500名單裡，中國超級計算機部署量位居世界第一。

引領智能科技

參與全球抗疫

當前，我國已經啟動百億億次超級計算機系統研制工作，開始全面進入E級超級計算時代。在國防科技大學和天津超算中心等團隊合作下，天河E級原型機歷經兩年多的持續研發和關鍵技術攻關，於2018年7月研制成功。

孟祥飛表示，天河E級原型機系統實現了四大自主創新，即3款芯片──“邁創”眾核處理器、互連接口芯片、路由器芯片；4類計算、存儲和服務節點，10餘種PCB電路板；新型的計算處理、高速互連、並行存儲、服務處理、監控診斷、基礎架構等硬件分系統；系統操作、並行開發、應用支橕和綜合管理等軟件分系統。

天河E級原型機系統研制成功後，天津超算中心隨即啟動了大規模的計算應用測試，涉及國家12個重大創新專項領域、數十個國家重點研發計劃。驗證結果顯示，天河E級原型機的運算能力超強，僅6個機櫃就達到“天河一號”120個機櫃相當的計算能力。

2019年12月，天津超算中心入選國家工信部“新一代人工智能產業創新重點任務入圍揭榜單位”。天津超算中心構建起從先進材料研發、先進產品設計、先進工藝優化到先進物聯運維的全創新鏈，實現了資源共享、成果轉化、產業培育，可全方位推動先進制造協同創新、產業應用、產業聚集與產業引領，成為天津、京津冀乃至全國科技創新、產業轉型昇級、戰略新興產業聚集的重要支橕。

如今，大到國產大飛機C919的氣動外形制造，小到一個個原子如何結合成新藥，超級計算機技術正深入到國家發展的各個層面。8家國家級超算中心橫貫南北，一個資源共享覆蓋全國的國家超算網絡正在形成。

2020年，當新冠肺炎疫情肆虐全球之時，通過超級計算機的演算，人類發現了新冠肺炎會導致人體停止分解一種叫做緩激?的化學物質，從而導致患者肺部充滿液體並引發炎癥，使患者呼吸困難。超算大數據技術在疫情聯防聯控精准施策過程中的應用也已見成效。

依托“天河人工智能創新一體化平臺”，天津超算中心與國內多家醫院，以及中國抗癌協會腫瘤人工智能專業委員會、中國人工智能學會智慧醫療專業委員會等多方合作，經過持續研發攻關和試用測試，構建了全球首個新冠肺炎CT影像人工智能輔助診斷平臺，作為臨床輔助診斷手段，有效提高新冠肺炎篩查能力。自上線以來，該平臺訪問量已超過100萬次，為美國、墨西哥、印度等多個國家和地區的醫療機構、科研機構提供技術支持，引領智能科技參與全球抗疫。

無論過去還是現在，無論苦難還是輝煌。面對未來人類發展的諸多難題，超算的故事沒有休止符，只有再攀高峰的新起點，世界的巔峰總有一抹“中國紅”。（津雲新聞編輯李彤）