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“天河一号”产生巨大综合效益:让国人自豪的“争气机”

来源:中国科技网-科技日报 作者:冯国梧 2014年12月16日 00:50

[导读] 如今四年的时间过去了,这个曾经让国人自豪的“争气机”,没有辜负人们对她的期望,其凭借着超级计算能力正在成为国之重器,支撑引领着中国在许多领域不断创新、不断前行。

原标题:让国人自豪的“争气机”

——综观“天河一号”产生出的综合效益

本报记者 冯国梧

■创新驱动发展

2010年11月,由国防科技大学自主研制完成的超级计算机“天河一号”,峰值性能达到4700万亿次每秒,获得世界超级计算机Top500排名第一,一举打破了世界超算技术领域长期由美日垄断的历史。标志着中国的超级计算机和超级计算技术进入了世界领先水平。如今四年的时间过去了,这个曾经让国人自豪的“争气机”,没有辜负人们对她的期望,其凭借着超级计算能力正在成为国之重器,支撑引领着中国在许多领域不断创新、不断前行。

“算天、算地、算人”

人们或许要问,超级计算机到底能干什么?其与人们的工作生活有何联系?日前科技日报记者来到了国家超级计算天津中心,在那里看到了天河一号超级计算机,亲身感受和了解了这台超级计算机的巨大魅力。国家超级计算天津中心主任刘光明告诉记者:“通俗讲:天河一号超级计算机能算天、算地、算人。”

算天:从事气象研究工作者可以利用天河一号超级计算能力,更快、更精准地分析和预测气候的变化。以“大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)”为代表多个中科院院士领衔的气候变化模拟团队,利用“天河一号”超级计算机对区域、全球气候变化等问题进行了系统分析,取得了许多标志性的有国际影响力的成果,其中最有代表性的是他们利用“天河一号”完成了跨越千年气候变化模拟,并利用自主开发的气候模式向世界气候大会提交了IPCC报告,提升了中国在全球气候变化研究和全球碳减排谈判中的话语权。此外,天津超算中心还与中国气象局气象科学研究院、国家气象局卫星数据中心、清华大学、南开大学等机构合作,利用天河一号这一平台联合研发出天河-雾霾自动化实时预警预报系统,目前该系统正在为华北地区开展高精度(2—3km)空气质量的实时预报,实现提供未来120小时关于PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3、AQI等参数的预报能力。不久的将来,他们这个合作团队还有望通过对污染源、区域污染数据的精确分析,为未来雾霾治理提供预警及解决方案。

算地:石油地震勘探数据处理是油气能源开发行业最重要的手段。海量的地震勘探数据只有通过超级计算机处理,才能更快、更好、更精准地勘探到油气的分布,进而准确地进行油气的开采。以中石油东方物探等为代表的中国物探公司与天津超算中心等机构合作,利用天河一号开发了功能完善、性能高效的地震数据处理软件,并在“天河一号”平台上完成了多项国际领先的复杂地质条件下三维大连片数据(上千乃至上万平方公里)、高密度勘探(数据规模百TB级)大规模数据的处理,让我国油气能源勘探开发处理能力大大增强,有效地提升了我国在这个领域的行业竞争力,实现了我国石油地震勘探数据处理领域技术的成功突围。

算人:分析人类基因,解读生命奥秘,如今都离不开大数据的计算和处理。天河一号的问世为我国生物医药研发提供了大数据处理平台,利用这一平台,中科院、军事医学科学院、北京生命科学研究所、北京大学、南开大学等单位开展了抗癫痫、艾滋病、癌症等领域研究,取得了一批具有国际先进水平的成果。在天津华大基因科技公司,市场部经理杨亮向记者介绍,华大基因天津公司利用天河一号进行了人、动物、植物等大规模群体基因分析和数据储存,不但省去了数百万元的设备投入,而且计算和数据处理速度较以前快了近十倍。利用天河一号他们不但建起了华大基因北方基因数据库,构建了面向产前检查的产业化服务平台,实现了取样—测序—分析—报告的完整产业链,而且还完成了多项高水平的成果,其中一些研究成果发表在国际顶级学术期刊《NATURE》和《SCIENCE》上。

重大科技创新借此绽放

随着数字时代的到来,人们将计算模拟分析称之为:人类继理论和实验之后,第三大认识世界的工具。而天河一号作为世界计算速度最快的超级计算机无疑是这众多工具中最为靓丽的一个,如何让这一靓丽的工具,好看又好使,让更多的科技创新借此绽放。国家超级计算天津中心,一成立就将天河一号的应用摆在了十分重要的位置。为了支撑原始创新,他们采取与高校、科研单位建立分中心的形式直接将天河一号植入高校和科研单位,并帮助培训科研人员,助推支撑他们利用天河一号开展国家重大创新研究。为了支撑产业创新,他们深入企业,采取共建实验室的方式帮助企业享受天河一号资源。为了支撑智慧城市建设,他们与政府部门合作,构建了电子政务云平台和BIM+GIS应用平台。目前,天河一号在全国范围的各类用户超过600余家,应用领域包括:石油地震勘探数据处理、生物医药、基因技术、新材料、新能源、高端装备设计与仿真、航空遥感数据处理、航空航天、天气预报与气候预测、海洋环境模拟分析、动漫与影视渲染,等等。目前,天河一号每天为用户提供的计算服务机时超过了140万,运行计算任务超过1000个,对应着每天有数百个科研团队使用天河一号开展各种科学研究工作,

在天津汽车模具有限公司,记者走进车间,亲身感受了企业利用天河一号实现汽车模具虚拟制造所带来的变化。精算科科长李超告诉记者,是天河一号支撑他们实现了汽车模具的虚拟制造,通过虚拟制造不仅大大缩短了汽车模具的制造时间,而且还为企业节省了成本。据不完全统计,天津汽车模具有限公司利用天河一号实现数字化虚拟制造后,节省了数百万仿真平台软硬件投入,每年带来直接经济效益超过8000万元,在这一平台上企业的研发制造能力显著提高,目前已成为我国汽车模具生产的领头羊。

从天河一号研制成功并成为世界排名第一,至今仅有四年的时间,借助这一平台,让我国在许多领域实现了过去想做而不能做到的事,让一批重大科技创新成果借此绽放。细心观察或许您会发现:在石油勘探领域,借助天河一号大幅度提升了我国处理石油数据的自主能力,为我国国际能源开发竞争和经济建设提供了有力保障;在航空航天领域,这一平台支撑了国产自主商用大飞机实现了全尺寸多工况数值风洞测试与航天高速飞行器跨流域全尺寸模拟;在基因研究方面:这一平台支撑了PB级基因数据存储与高性能分析处理技术研发,为中国抢占生物基因科技国际制高点提供了保障。在新药研发方面,这一平台推进了癫痫、艾滋病、胰岛素等自主生物创新药物研发,实现了自主新药研制的重大突破,统计结果显示,几年来天河一号支撑国家及部委重大重点项目超过800个,其中国家自然科学基金项目超过600项、国家863和973项目超过100项、其他重大项目(国家工信部、国家发改委、中石油等)超过40项、国际和地区项目超过10项。

综观天河一号,已成为国之重器,正逐步被我国越来越多领域的专家所认识和掌握。有了它,让庞杂的数据处理不再是一件难题;有了它,让过去许多想做而不能做的事变为了现实;有了它,让中国人参与国际竞争有了底气。目前正有越来越多的创新人才向此聚集,借助这一平台绽放出巨大的创新能力。

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