超算40年：从“银河”到“天河”的星汉征程

　　——访国防科技大学计算机学院教授、天河一号副总设计师、天河二号副总质量师胡庆丰

　　新华网长沙8月28日电（记者 刘扬）夜晚仰望苍穹，如虹天河横贯长空，点点繁星交辉闪耀。在国防科技大学天河楼，“天河二号”超级计算机无数的指示灯明暗闪烁，气象、医学、动漫等数据以每秒亿亿次的速度运行。自1978年我国巨型计算机研发启幕，伴随着改革开放的脉动，完成了从“银河”到“天河”的数次迭代。

　　回忆起四十年的倥偬岁月，天河一号副总设计师、天河二号副总质量师胡庆丰无限感慨，从处处受制于人、数据无密可保，到自主研制、步入世界超算领域领先行列，一代代“银河人”“天河人”不断攀登计算机领域的“珠穆朗玛峰”。

　　启幕：中国要搞四个现代化，不能没有巨型机

　　20世纪70年代初期，美国率先研制出每秒运行一亿次的巨型计算机（简称巨型机），随后日本也研制出自己的巨型机。巨型机的面世及其强大的数据处理能力在国际计算机领域引发强烈反响，同时也改变了其他生产部门的发展态势。

　　以石油物探为例，胡庆丰说，当时石油物探的数据用磁带记录，数据磁带多到需要卡车装运。受限于我国计算处理能力不足，这些数据磁带不得不用飞机空运到国外处理。如此处理一方面耗费巨大，一方面处理时限无法满足工作需要，更重要的是导致我国战略性勘探资料无密可保。

　　1978年，邓小平提出“中国要搞四个现代化，不能没有巨型机”，以慈云桂为代表的老一代“银河人”踏上了我国巨型机的研制征程。胡庆丰回忆，1983年12月，“银河-Ⅰ”亿次巨型机研制成功，使我国成为继美国、日本之后第三个具备研制巨型机能力的国家。以“银河-Ⅰ”为主机系统，当时的石油部们建立了自己的石油地震数据处理系统。

　　1992年11月，“银河－Ⅱ”十亿次通用并行巨型机研制成功。“银河－Ⅱ”应用于国家气象中心，建立了中期数字天气预报系统，使我国成为当时世界上少数几个能进行5到7天中长期天气预报的国家之一。随后，“银河－Ⅲ”等系列巨型机相继研制成功，在航空航天飞行器设计、天气预报和气候模拟、新型能源的开发等多个领域发挥了支撑作用。

　　发展：从“银河”到“天河”一路向“快”

　　进入新世纪，随着我国各项事业的蓬勃发展，速度更快、容量更大的超级计算机成为迫切需求，“银河人”再次向计算机领域的“珠穆朗玛峰”发起了冲锋。

　　胡庆丰介绍，2009年10月，我国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”问世。2010年11月，“天河一号”超级计算机系统以峰值速度4700万亿次的高性能排名同期世界超算500强榜单的榜首，标志着我国高性能计算机的研制技术步入世界领先行列。

　　2013年6月，“天河二号”超级计算机以峰值速度5.49亿亿次重回世界超算500强榜单的榜首并蝉联六连冠。“天河二号”不仅在新材料、新能源、高端装备制造、航空航天飞行器设计等领域发挥重要作用，同时与日常生活也息息相关，比如在PM2.5的预测预报、新型药物的设计、动漫渲染等领域都有着“天河二号”的身影。

　　从“银河”到“天河”，变化的是超级计算机越来越快的速度、越来越高的性能，不变的是超算科研人员代代传承的“银河精神”。作为团队一员，胡庆丰感触颇深，老一辈“银河人”在银河工程实践中，提炼出了胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏的“银河精神”，这种精神成为激励一代代“银河人”“天河人”不断创新的不竭动力。“天河”团队在“银河精神”的基础之上，继承发扬形成了新的“天河文化”，就是以“银河精神”为基本内核，坚持以我为主、勇于创新、勇攀高峰，形成了“天河事业”“天河队伍”“天河文化”的良性循环。

　　格局：步入领先行列，实现全面自主，剑指“E级超算”

　　今年6月25日，新一期全球超级计算机500强榜单发布，美国超级计算机“顶点”以峰值速度每秒20亿亿次占据榜首。在上榜的超算总数上，中国以206台位居第一，美国为124台。胡庆丰分析，从“天河一号”夺冠到美国的“顶点”居首，期间经历了日本的“京”、美国的“红杉”和“泰坦”、中国的“天河二号”和“神威·太湖之光”，可以看出，美国、日本、中国同处于世界超级计算机研制的领先行列，形成了在具体系统上交替领先的格局。

　　更让胡庆丰感到自豪的是，我国超级计算机在应用的普及性和广泛性方面发展态势良好，高端应用连续两次获得国际高性能计算机的最高奖——戈登贝尔奖。同时，以“神威·太湖之光”和2017年完成技术升级和系统优化的“天河二号”为标志，我国超级计算机具备了从自主微处理器、自主互联、自主软件系统到自主应用的全方位自主研制。

　　国际超级计算机界的下一个目标是被称作“E级超算”的百亿亿次超级计算机，美国、日本、欧洲都部署了“E级超算”研发计划。今年5月在天津召开的第二届世界智能大会上，国防科技大学的“E级超算”的验证系统宣布完成研制。胡庆丰展望，它将是我国下一代百亿亿次超级计算机技术路线的一次探索和实践。正在研发中的百亿亿次超级计算机系统将在我国的大科学、大工程、大数据和人工智能等更加广泛和深入地应用中发挥重要作用。