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杨超,拿下超算应用“诺奖”

本刊记者 王媛媛

11月13日,杨超抵达美国盐湖城。全球超级计算大会(简称超算大会)会场附近的酒店早已被订满,他只订到一个老旧的汽车旅馆。办理入住手续时,前台正“接待”着两名警察,这里刚发生过一起案件。为了离会场近一点,杨超顾不上那么多,还是住了进来。出发前,他查了天气预报,当地气温20℃左右。没过几天,盐湖城突然下了雪。他房间的门有裂缝,晚上冷风嗖嗖地刮进来。杨超裹了两床被子,蜷缩起来。周围没人知道,他肩负着重任。

4天后,杨超作为大气动力模拟(全称“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”)应用项目负责人,站在了超算大会陈述台上。台下坐满了世界超算研究领域的专家,他们当中任何人都可以在杨超陈述完毕后,走到话筒前提问。学术会议以严谨著称,报告人也尽量放低姿态。但杨超告诉《环球人物》记者,这次最高级别的学术报告,他讲得不太一样,那是一种“酣畅淋漓”的感觉。“答完最后一个问题,像打完了枪里的最后一颗子弹,”他说,“不知道这辈子是否再有机会体会到。”

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“硬件搭台,软件唱戏”

11月17日,结果公布,杨超团队的大气动力模拟应用项目获国际高性能计算应用领域的最高奖——“戈登贝尔奖”。这个奖项设立于1987年,有“超算应用诺奖”之称。在此之前,我国超算应用团队从未入围这个奖项。

此次杨超代表团队参赛的项目,是建立在中国自主研发的超级计算机“神威·太湖之光”的基础上。如果没有超级计算机的支持,研究课题就成了空中楼阁。

据杨超介绍,“神威·太湖之光”的运算速度达每秒9.3亿亿次,相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年。此前,中国国防科技大学研制的“天河二号”曾在超级计算机500强榜单上连续六度称雄,如今“神威·太湖之光”超越“天河”系列,成为世界上最快的超级计算机。

“但戈登贝尔奖不是奖给机器的。”杨超说,“它是硬件搭台,软件唱戏,戏文则是研究方法。之前国内外都曾质疑:‘天河、神威的舞台搭得都挺好,但里面的戏是否有水平?’这个项目获奖打破了质疑。”

大气动力模拟应用项目未来就可以为气象部门所用,帮助模拟全球气候,使天气预报更精准化。“如果在鸟巢举行一场大型运动会,人们最关心的不是北京是否降雨,而是鸟巢上方是否降雨。但云层结构复杂多变,难以模拟,计算量极大。依靠这个研究方法能预测极小范围的天气。”

此外,这种研究方法也可以帮助追踪雾霾。杨超解释说,雾霾是一种特殊的天气,追踪其成因涉及大规模数学运算,使用他们团队的研究方法可以做到精细化求解。“我们的研究还可以模拟飞机航行中所处的流场,用于测试新型飞机,因为很多应用问题最终面对的是相似的数学问题。”

9年“马拉松”

《环球人物》记者采访时,杨超一再强调不能只写他自己,“我身后是一个科研团队”。确实,除了中科院软件研究所的科研人员外,团队骨干还有来自清华大学的薛魏、付昊桓,北京师范大学的王兰宁,他们分别带领着各自的科研小组参与其中。大气动力模拟应用项目的冲奖时间是一年,但立项已有9年。一个大型科研团队跑一场9年的“马拉松”,其中必有无数辛劳和酸甜苦辣。

“神威·太湖之光”超级计算机位于国家超级计算无锡中心。因项目需求,杨超常驻无锡。他有时连加3天班,每天睡一小时,“那是一种飘飘欲仙的感觉”。

有时加班到凌晨3点半,一抬头,偌大的机房只剩寥寥几人。“快四十岁的人了,抛家弃子,半夜三更还在调程序。”杨超说,为了这个项目,每个人都付出很多。薛魏是清华大学计算机系的副研究员,因为这个项目无法兼顾其他,今年10月在研究员的职称答辩中没有通过。杨超觉得,如果评奖时间提前一些,结果可能就会不一样。

其实4年前,他们这个科研小组就曾冲过一次奖,但没有入围。杨超记得清楚,得知结果那天中午,几个人来到附近一家拉面馆,一人盯着一碗面。有人抛出了一个问题:“假设奖励每人100万元,还想继续做这件事吗?”没人给予肯定的答复 ,因为“太累了”。但4年后,不存在那个假设的奖励,却没有人离开。杨超有了一种使命感:“我知道项目组的水平在不断进步,很多人也觉得我们是重点冲奖团队。我们有希望实现梦想,没有道理不坚持做下去。”

另一个原因是杨超对这个领域的热爱。他从小对电脑有特别的偏好,上小学时在图书馆发现一本编程教材,如获至宝,他觉得那是个神秘的世界。杨超爱看武侠小说,在他心里,计算机就是另一个武侠世界,每当通过计算机完成一件事情,他都觉得像铸造了一件武器。“以前的超级计算机是几千核(中央处理器的核芯)、几万核,就像带着一个连、一个团打仗,如今‘神威·太湖之光’是千万核级别,完成这种项目的难度呈指数增长。”他痴迷于这样的世界,“就像指挥千军万马征战沙场”。

“倒逼”推进超算国产化

今年“戈登贝尔奖”的获奖名单中,中国超算应用团队脱颖而出。自从设置这个奖项以来,几乎一直被美国和日本包揽。

30年前,中国第一台超级计算机就是从美国人手里买来的。全国只有几位科学家能进入实验室,而且在美国人的监督下。后来,我国逐步可以独立设计和制造巨型机了,却因各种技术短板受制于人,只能成为超级计算机的“大买家”,没有议价权。

在国家“863”项目支持下,中国超算取得突破,全球超级计算机500强榜单上,中国制造的名单越来越长,引起了美国的警惕。2015年4月,美国决定禁止向中国4家国家超级计算机机构出售“至强”芯片。

这次“禁售”却成了倒逼中国推进超算国产化的重要机遇。杨超说,美国超算机最高为157万核,我国“天河二号”有312万核,而“神威·太湖之光”达到了1000万核。虽然美国有长期积累的优势,但中国的硬件水平已高于美国,具有后发优势,下一代系统正在研制,部署了天河、神威、曙光三驾马车,后劲十足。

“之前我们顶级超算系统的总数始终与美国有差距,但今年已经与美国持平,甚至略有反超。”杨超认为,在应用领域,美国确实更具前瞻意识。“如今我们在应用领域有所突破,但只在点的维度,下一步还要把握整体方向,机遇与挑战并存。”

在杨超眼里,超级计算机代表着世界的未来。如今部分手机的处理器核数已达8核,10年后,可能普通手机的运算速度都能超越“神威·太湖之光”。他深信爱因斯坦的一句话:计算机是快速、精确和愚蠢的,人类是缓慢、不准确但聪明的,两者合二为一时,就能超越想象。

责任编辑:王玮

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  • 2016-12-27 15:01

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  • 邹市明
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  • 来源:环球人物网

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