国防科技大学研制的天河二号超级计算机系统。新华社 图

科研人员在检查天河二号系统运行情况。 记者 陈勇 摄

　　6月17日，“天河二号”超级计算机系统排名世界第一新闻发布会在国防科技大学校园内举行。新华社 图

　　华声在线6月17日讯 时隔两年半后，中国超级计算机运算速度重返世界之巅。今天下午，国防科大联合广州市政府、中山大学在长沙召开新闻发布会宣布：在德国莱比锡当地时间今天上午举行的2013国际超级计算大会上，国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机500强排行榜榜单，国防科学技术大学研制的“天河二号”以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，成为全球最快超级计算机。

　　比世界第二名快了一倍

　　2010年11月，天河一号曾以每秒4.7千万亿次的峰值速度，首次问鼎计算领域的世界之巅。此次是继天河一号之后，中国超级计算机再次夺冠。

　　天河二号于2010年12月开始研发，今年5月研制成功。它由170个机柜组成，占地面积720平方米，内存总容量1400万亿字节，存储总容量12400万亿字节，最大运行功耗17.8兆瓦。相比此前排名世界第一的美国“泰坦”超级计算机，天河二号计算速度是它的2倍，计算密度是2.5倍，能效比相当;与天河一号相比，二者占地面积相当，天河二号计算性能和计算密度均提升了10倍以上，能效比提升了2倍。

　　“天河二号运算1小时，相当于13亿人同时用计算器计算一千年”。专家称，如用天河二号来进行电影《阿凡达》的动漫渲染制作只需一个月时间，而原来的制作则耗时一年多;用传统手段研发新车，一般要经过上百次碰撞实验，而利用天河二号进行模拟，只需3到5次就行……

　　已广泛应用多领域

　　天河二号工程副总指挥、新闻发言人李楠在新闻发布会上说，天河二号研制成功，是国家科技部“十二五”863计划“高效能计算机研制”重大项目一期工程取得的标志性成果，对提升我国综合国力具有十分重要的战略意义，为解决经济社会和科技发展重大挑战性问题提供了更为先进的手段。

　　天河二号具有高性能、低能耗、应用广、易使用和性价比高5大特点。天河二号将作为广州超级计算中心的业务主机，今年下半年安装交付使用。 广州市科技和信息化局副局长吴奇泽表示，天河二号不仅将成为“智慧广州”的心脏和大脑，还要服务于珠三角、港澳地区和整个中国。

　　目前，天河二号已应用于生物医药、新材料、工程设计与仿真分析、天气预报、智慧城市建设、数字媒体与动漫设计等多个领域，开始为多家用户单位提供超级计算服务。

　　■记者 周小雷 陈勇　通讯员 蔡渭滨 李治

　　综合新华社报道

　　专家评价

　　“桂冠至少能保持一年”

　　美国能源部下属橡树岭国家实验室的“泰坦”从上次第一名降至本次第二名，其运算速度为17.59千万亿次。专家们表示，由于“天河二号”的速度比第二名快了一倍，中国有可能保持桂冠至少一年时间。今后，全球最快超级计算机的位置将可能出现由中美日三国计算机交替把持的局面。

　　“美国输了但仍领先”

　　目前，美国拥有全球500强超级计算机的一半还要多，显示出明显的优势。中国大陆共有65个超级计算机进入500强榜单，比去年11月榜单的72个略有下降，但仍位居第二。全球超级计算机500强排行榜主要编撰人之一、美国伯克利劳伦斯国家实验所副主任霍斯特·西蒙认为，全球超级计算机格局在过去数年中并没有太大改变，但在接下来的十年中可能会出现不小变化，“美国依然是高性能计算领域的领先者，但中国与美国的差距正在缩小”。

　　应用范围

　　能预测地震，能帮忙治病　“它是可预知未来的水晶球”

　　●回溯地球上的气候变迁历史，天河一号可以模拟2000年前的变化，天河二号则可以模拟到5000年前甚至更远。

　　●电影《阿凡达》动漫渲染制作耗时一年多完成。如果用天河二号，仅用1个月就可制作出与《阿凡达》动染效果相当的影片。

　　●传统手段研发新车，一般要经过上百次碰撞实验、历时两年多才能完成，而利用天河二号进行模拟，只需3到5次实车碰撞、两个月即可实现。

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　　在美国田纳西大学教授杰克·唐加拉眼里，超级计算机是可以预知未来的水晶球。 中国的“水晶球”不仅为科学家们搭建了研究大科学、大工程、大数据等挑战性问题的平台，也承担着对接日常信息需求、提升产业创新能力的职责。这些依赖超级计算机解决的挑战性问题包括：

　　【交通工具制造】超级计算机可用来认识和改进汽车、飞机或轮船等交通工具的空气/流体动力结构、燃料消耗和防撞强度，并帮助减少噪音，提高乘坐者舒适度。

　　【气候问题】借助超级计算机建模预测气候变化，防范和减轻气候变化带来的破坏。

　　【生物信息】从基因学的数据密集型研究到细胞网络模拟和大规模系统建模，超级计算机将帮助寻找疾病治疗的革命性方法。

　　【地震监测】超级计算机对地震的模拟将帮助我们探索地震预测新方法，通过预警减少地震对人财物伤亡和损失的风险。

　　【地球科学】地球物理学涉及大量数据处理和模拟，超级计算机在石油勘测等方面具有潜在和巨大的经济效益。

　　【天体物理】超级计算机模拟是天体物理学的基础，通过模拟时间进程并加速，可对天体演变进行建模和理论试验。

　　【公共健康】超级计算机可对影响社会的健康和安全事件进行模拟，为可能发生的大规模污染和灾难等提出应对措施和规划。

　　【材料科学】基于对物质和能量的密集计算模拟，或许能发现具有很高经济效益的物质和反应。

　　特色

　　部分采用国产CPU　目标是“百亿亿次”

　　作为我国当前主频最高的新一代高性能通用CPU——“飞腾-1500”构成了天河二号的服务阵列，约占全部CPU的八分之一。李楠坦陈，国产CPU与国际上最好的CPU尚有差距，同时出于软件兼容性的需要，这台机器目前还无法完全使用国产CPU。

　　“名次只是副产品。”天河二号工程发言人李楠说，“为创新型国家建设提供动力、为关系人类未来生存发展的大科学问题提供解决方案，才是我们加速超算发展的根本原因。”

　　虽然能耗、编程等仍然是通向更大规模机器的技术障碍，国防科大宣布，将在2015年研制出十亿亿次超级计算机，2020年前后研制出百亿亿次计算机。

　　幕后

　　280人团队攻关　全年只休春节三天

　　天河一号问世那天起，天河二号的攻关就开始了。

　　“长时间落后的中国超算能在今天达到国际先进水平，离不开团队超常的付出。”国防科大政治委员王建伟说，“他们是世界上最勤奋的科学家。” 两次把中国超级计算机托举上世界之巅的“天河”团队仅280人，全年休假只有春节期间的3天。

　　新闻背景

　　天河二号完胜美日 引发新竞赛

　　Top500这项全世界最具权威的超级计算机“比赛”，在很大程度上显示着一个国家信息领域的科技创新能力。

　　2010年11月之前，出现在第一名位置上的只有美国和日本的机器，直到天河一号为中国摘得首枚超算“金牌”。不到8个月，日本的“京”超级计算机取代天河一号夺冠。此后，美国研制的“红杉”、“泰坦”先后问鼎世界最快计算机。

　　专家们表示，今后必将出现新一轮的超级计算机竞争。伊利诺伊理工学院计算机系主任孙贤和教授告诉记者，日本科学家在一次高性能计算会议上已经公开表示，要造出比“天河二号”更快的机器。

　　　天河二号耗资约1亿美元

　　天河二号耗资约1亿美元

　　本报讯(记者 朱华 通讯员 吕超 司宏伟)昨日，世界超级计算机TOP500组织在德国莱比锡举行的“2013国际超级计算大会”上，正式发布了第41届世界超级计算机500强排名。由国防科技大学研制的天河二号超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首。这是继2010年天河一号首次夺冠之后，中国超级计算机再次夺冠。

　　昨日下午，国防科技大学、广州市政府、中山大学就天河二号超级计算机系统排名世界第一举行新闻发布会。会上，天河二号工程副总指挥李楠研究员介绍，天河二号超级计算机系统由170个机柜组成，包括125个计算机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储机柜，占地面积720平方米，内存总容量1400万亿字节，存储总容量12400万亿字节，最大运行功耗17.8兆瓦。相比此前排名世界第一的美国“泰坦”超级计算机，天河二号计算速度是“泰坦”的2倍，计算密度是“泰坦”的2.5倍，能效比相当。与该校此前研制的天河一号相比，两者占地面积相当，天河二号计算性能和计算密度均提升了10倍以上，能效比提升了2倍，执行相同计算任务的耗电量只有天河一号的三分之一。

　　据了解，这台超级计算机系统由280人历时两年多研制完成，耗资约1亿美元。天河二号将作为广州超级计算中心的业务主机，今年下半年安装交付，主要应用于大科学、大工程以及产业升级和信息化建设领域。目前，天河二号已应用于生物医药、新材料、工程设计与仿真分析、天气预报、气候模拟与海洋环境研究、数字媒体和动漫设计等多个领域。

　　国际TOP500组织从1993年开始发布全球超级计算机500强排行榜，这也是全球最权威的超级计算机榜单，每年发布两次。来自美国的“泰坦”和“红杉”分别排在第二和第三。位居第四的日本“京”系统也是全球4台亿亿次级超级计算机中的一员。（长沙晚报）

　　　计算能力是美国“泰坦”2倍 采用自主研制的“中国芯”

　　计算能力是美国“泰坦”2倍采用自主研制的“中国芯”

天河二号机房人员值班正在查看系统运行情况。均为何书远摄

天河二号工程研究人员正在查看系统运行情况。

　　记者 朱华 通讯员 吕超 司宏伟

　　“国防科技大学研制的天河二号超级计算机，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首。”昨日，德国莱比锡——中国长沙，跨越万里，不同的地点，震耳欲聋的掌声和欢呼声同时响起。

　　德国东部城市莱比锡，当地时间10时许，2013国际超级计算大会正在召开，而在北京时间下午4时许，远在长沙的国防科大科技大楼学术厅内，数百人正紧盯屏幕，当看到黑头发、黄皮肤的中国人领到TOP500组织颁发的“天河二号超级计算机系统2013年6月TOP500排名世界第一”的证书时，大家情不自禁为“天河”再圆世界超算梦而鼓掌。这是中国超级计算机继天河一号之后，第二次登上了世界第一的宝座，创造奇迹的依然是国防科技大学。

　　性能

　　计算能力是美国“泰坦”2倍

　　走入“天河”大楼一间近800平方米的机房，这里曾经制造过天河一号，而今由170个机柜组成的天河二号整齐排列，黑色的外壳上嵌入了两条蓝色灯带，数以万计的指示灯正不断闪烁。

　　“天河二号运算1小时，相当于13亿人同时用计算器计算一千年，其存储总容量相当于可存储每册10万字的图书600亿册。”据介绍，天河二号占地面积720平方米，内存总容量1400万亿字节，存储总容量12400万亿字节，最大运行功耗17.8兆瓦。

　　相比此前排名世界第一的美国“泰坦”超级计算机，天河二号计算速度是“泰坦”的2倍，计算密度是“泰坦”的2.5倍，能效比相当。与该校此前研制的天河一号相比，天河二号计算性能和计算密度均提升了10倍以上，能效比提升了2倍，二者占地面积相当，执行相同计算任务的耗电量只有天河一号的三分之一。

　　天河二号设计实现了高密度、高精度的结构工艺，采用了多机柜封闭循环的水风混合冷却方案，有效缩减了系统体积，与美国“泰坦”相比，计算能力是它的2倍，体积却比它小了15%。

　　荣耀

　　不到三年夺回世界第一

　　王者归来!天河二号成为当今世界运算速度最快、综合技术领先的超级计算机，中国超级计算机研制水平继续处于世界领先行列。这次距离上次夺冠不到3年时间。

　　读者也许还记得，2010年11月17日，国防科技大学研制的天河一号以每秒4700万亿次的峰值速度和每秒2566万亿次的持续速度，在世界超级计算机500强中位居第一，中国人首次站到了超级计算机世界冠军的领奖台上。然而，仅仅过了不到8个月，日本一台名为“京”的超级计算机就将天河一号挤下冠军台。之后，美国研制的 “红杉”、“泰坦”超级计算机先后坐上世界第一的交椅，天河一号排名滑落至第8名。

　　天河一号就这样昙花一现?国防科大的超算水平还能世界领先么?国防科大计算机学院副院长、天河二号工程副总指挥李楠坦陈：“没有当第一的时候特别想当第一，总憋着一口气。我们当上世界第一之后，被赶超的压力很大。天河一号是个‘靶子’，所有的技术发明创新都摆在面上。‘泰坦’就是采用了天河一号首创的CPU+GPU的异构融合计算体系结构研制而成的。”

　　“根据摩尔定律，在发展迅猛、竞争激烈的国际超算领域，不进则退是十分现实而残酷的生存法则。唯有不断创新，才能保持领先地位。”实际上，当外界还在为天河一号夺得世界第一而赞赏不已时，该校计算机学院就已经展开了新一代超级计算机关键技术攻关。在技术攻关基础上，国防科技大学申报了国家科技部“十二五”863计划“高效能计算机研制”重大项目，并于2011年12月顺利通过立项评审，天河二号的攻关战役正式打响。

　　2012年3月，国防科技大学与广东省、广州市、中山大学签署合作协议，通过军民融合式发展，共建广州超级计算中心。国家科技部、广东省和广州市的大力支持，为天河二号的研制注入了强劲动力，使研制工作迈入“快车道”。

　　在突破了一系列核心关键技术后，今年5月运算速度达到5.49亿亿次的天河二号超级计算机以骄人的姿态呈现在世人面前。

　　制造

　　自主研制的“中国芯”在跳动

　　“天河二号是当今世界上运算速度最快的超级计算机，综合技术处于国际领先水平。”天河二号工程副总指挥李楠研究员告诉记者,“它有五大特点：一是高性能，二是低能耗，三是应用广，四是易使用，五是性价比高。”

　　天河二号工程总指挥、总设计师廖湘科研究员介绍，体系结构是高性能计算机的“筋骨”。研制人员在总结天河一号成功经验的基础上，自主创新了新型异构多态体系结构，实现了多类型计算资源、输入输出资源和服务资源的灵活配置，在强化科学工程计算的同时，可高效支持大数据处理、高吞吐率和高安全信息服务等多类应用，显著扩大了天河二号的应用领域。

　　CPU是高性能计算机的“心脏”。在国家重大专项支持下，该校自主研制出当前国内主频最高的新一代高性能通用“飞腾-1500”CPU，在天河二号的服务阵列中，就跳动着一颗颗这样的“中国芯”。

　　随着系统规模的扩大，用电量随之大增。曾有人预言：如果不能解决能耗问题，那么今后的超级计算机只有与核电站建在一起了。“天河二号通过采用综合化的能耗控制，设计实现了面向高效能计算的层次式优化框架、自适应能耗控制算法及低损耗、高效率的电源设计，有效提高了系统的能效比，达到了世界先进水平。”

　　天河二号还在高速互连、新型层次式加速存储架构、容错设计与故障管理、综合化能效控制、高密度高精度结构工艺等方面取得了一系列创新和突破。“一切源于瞄准国际前沿的自主创新，是自主创新推动了中国超算的跨越式发展。”廖湘科总结道。

　　应用

　　两个月可以制出《阿凡达》

　　还记得美国3D大片《阿凡达》么?当初美国利用超级计算机渲染了1年才制成，而同样的制作如果用天河二号只需要两个月!

　　“超级计算机研制难，用好更难。”这是国际超算领域的普遍认识。天河二号副总设计师朱小谦研究员说：“我们不仅要研制世界性能最高的超级计算机，而且要研制稳定可靠、应用广泛的超级计算机，这是我们始终追求的目标。”基于这种信念，去年，天津超算中心的天河一号成为了世界上运用最广的超级计算机，构建了石油勘探、生物医药、动漫与影视特效渲染、高端装备制造和地理信息五大高性能计算应用平台，先后为国内外600多家用户提供了超级计算服务，取得了一批具有国际先进水平的创新成果。而今，超级计算机已经与老百姓生活息息相关。

　　“在天河一号的应用经验上，天河二号根据我国特别是广东省及珠三角地区对大数据处理、智慧城市建设等方面的应用急需，创造性提出了异构多态体系结构，实现了系统的均衡设计。天河二号在强化科学工程计算的同时，可高效支持大数据处理、高吞吐率和高安全信息服务等多类应用。“这意味着天河二号应用面更宽、易用性更好。”

　　“今年5月在广州安装了一个先导系统，已经有60多家应用单位。”据了解，天河二号作为广州超级计算中心的主机，将在今年下半年安装交付并投入业务运行。

　　“从实际使用效果来看，天河二号的计算能力已大大超过天河一号。”广州超级计算中心先导系统技术负责人卢泽新研究员说，以500人规模的全基因组信息关联性分析为例，华大基因利用自有计算机系统需1年时间，利用天河二号只需3个小时。在新车研发中，采用传统设计手段，一般要经过上百次的真实碰撞实验，历时两年多才能完成一款新车的结构设计，而利用天河二号对汽车碰撞模拟结果，只需3到5次实车碰撞，两个月即可完成任务。

　　人才

　　200多人一年只休了3天

　　从过去的“一匹黑马”，到今天“王者归来”，三年之内，两度问鼎国际超算领域桂冠。奇迹的背后必有高人，在这里高人不是一个，而是一群，他们就是“天河”高性能计算团队。

　　团队有200多人，平均年龄在35岁，学历基本都是博士，60%以上都是高级职称。当记者多次想向团队技术骨干们挖几个“感人”细节时，大家却纷纷摇头，很平淡地表示着，“做IT、搞科研都是这样过的，是常态，不觉得有什么特别。”攻克一个又一个世界难关的过程真是这么简单么?事实上，在天河二号攻关的日子里，每天晚上天河楼的灯火都是彻夜长明。该校计算机学院政委刘学民说，“周周5加2，天天白加黑”是科研人员的工作常态，“去年，他们只在春节休息了3天，有的科研骨干将老婆孩子送回老家，主动留下来，整个春节都泡在实验室里。”

　　“站在世界科技前沿，没有一流的人才无法无成任务，而‘天河’高性能计算团队就是这样一个一流的团队!”刘学民说，有这个团队，再次夺冠不是意外，而继续夺冠也不会是神话。

　　超级计算机能做什么

　　交通工具制造：超级计算机可用来认识和改进汽车、飞机或轮船等交通工具的空气/流体动力结构、燃料消耗和防撞强度，并帮助减少噪音，提高乘坐者舒适度。

　　气候问题：借助超级计算机建模预测气候变化，防范和减轻气候变化带来的破坏。

　　生物信息：从基因学的数据密集型研究到细胞网络模拟和大规模系统建模，超级计算机将帮助寻找疾病治疗的革命性方法。

　　地震监测：计算机对地震的模拟将帮助我们探索地震预测新方法，通过预警减少人财物伤亡和损失的风险。

　　地球科学：地球物理学涉及大量数据处理和模拟，超级计算机在石油勘测等方面具有潜在和巨大的经济效益。

　　天体物理：计算机模拟是天体物理学的基础，通过模拟时间进程并加速，可对天体演变进行建模和理论试验。

　　公共健康：计算机可对影响社会的健康和安全事件进行模拟，为大规模污染和灾难等提出应对措施和规划等。 据新华社

　　天河二号特点

　　1 高性能，峰值速度和持续速度都创造了新的世界纪录

　　2 低能耗，能效比为每瓦特19亿次，达到了世界先进水平

　　3 应用广，主打科学工程计算，兼顾了云计算

　　4 易使用，创新发展了异构融合体系结构，提高了软件兼容性和易编程性

　　5 性价比高

　　全球超级计算机排名

　　国际TOP500组织17日公布了全球超级计算机500强排行榜最新榜单：

　　1 中国“天河二号”(运算速度为每秒33.86千万亿次)

　　2 美国能源部下属橡树岭国家实验室的“泰坦”(每秒17.59千万亿次)

　　3 美国劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的“红杉”(每秒17.17千万亿次)

　　4 日本理化研究所的“京”(每秒10.51千万亿次)

　　5 美国阿尔贡国家实验室的“米拉”(每秒8.59千万亿次) （长沙晚报）

　　超级计算机是探知未知世界的“神器”

　　超级计算机是探知未知世界的“神器”——天河二号工程副总指挥李楠研究员解密天河二号

学员积极参与天河二号攻关任务。

　　记者 朱华 实习生 罗晓英

　　天河二号即将落户广州，会给人们带来怎么样的惊喜?今后的超级计算机又将怎么样进一步提升和发展?天河二号工程副总指挥李楠研究员为我们一一解答。

　　记者：天河二号中除了飞腾1500，还使用了一些进口CPU，为什么不全部国产化?天河二号的世界第一能保持多久?

　　李楠：芯片，我们国家研制超级计算机一直是坚持走自主创新的道路，希望这里面所有的从芯片开始，芯片、互联，以及结构软件最终都是中国制造，全部都是我们中国人自己的技术，中国人自己的产品。但是这样一个过程不是一蹴而就的，需要客观和理性来看待这个问题。

　　具体来讲，天河二号我们采用了两款CPU，一款CPU是我们自己研制的飞腾1500，还有一款在市场上可以买得到的商务CPU。两个CPU的性能是接近的。飞腾1500已经接近了当前最先进的英特尔CPU水平。

　　为什么采用两种混合使用呢?如果全部采用飞腾1500做一台专用机器，一点问题也没有。但是有一个条件，软件必须要兼容。如果做一个专用机的话，专用机上面的软件通常是自主软件，兼容性不成问题。而现在市场上大量的软件，是基于英特尔CPU的，这些软件要拿到国产机上运行，有些是不可能的，有些是需要移植的，很困难。而天河二号是要装在广州超级计算中心，给全国各行各业来提供服务的。

　　因此从技术层面上来讲，我们不能单纯地追求一定要用全国产的CPU来做一个提供给全国人民用的机器。一定要做的话，牺牲的是用户的利益。我们的国产CPU要逐步来开发它的软件生态链，我们的指令集要形成主流的指令集，将来越来越多的软件厂商都会在我们的指令集上来开发它的软件。

　　关于争夺世界第一这个位置，我认为第一不是目的，国家当前的需要才是关键。接下来我们会不断创新研制，估计在2015年推出十亿亿次的超级计算机。

　　记者：天河二号在技术创新、与世界对接中如何平衡?采用国外的CPU，是否有不安全因素?

　　李楠：从理论上来讲用国外的产品确实存在安全隐患，但是要进行科学的评估、客观的判断。实际上如果是自己控制的系统应该是绝对安全的，和外界物理隔离。天河二号在广州，首先要做到物理隔离，要加防火墙，而不是去改CPU。

　　做超级计算机，我们中国得益，各行各业是得益的。科研就是这样在引进中消化、学习，从而得到提高。即便我们用全国产的器件和部件来研发我们的超级计算机，实际上我们也必须走自主创新和协同创新结合的道路，这是科学发展的规律。世界早就过了闭门造车的年代，改革开放以后，我们国家之所以有重大的发展，得益于跟全世界的对接和共同发展、共同创新，实现一种互利互惠共赢发展，我们超级计算机的研制也离不开这条道路。

　　记者：为什么要做超级计算机?落户广州后，天河二号将如何开展服务?

　　李楠：超级计算机是探知未知世界与预知未来的“神器”。对若干事情建立模型，然后再去计算会发生什么。科学研究的目的是应用，超级计算机就可以应用于方方面面。像广州西塔(约431米)、东塔(约539米)的设计，抗震设计和防风设计就是在天河系统上进行的，那么高的建筑风吹摆动厉害，那么这个设计是不是安全、是不是摆动的幅度在可控范围内，可以抗多少级强风，能不能抗龙卷风、飓风，都需要用超级计算机先算个明白。

　　广州超算中心建设今年6月底可封顶。预计国庆节天河二号就可以开始进驻广州。整个超算中心落户在中山大学，假设有企业想要使用的话，就可以在辐射范围内使用。（长沙晚报）