高性能計(jì)算對(duì)我國信息產(chǎn)業(yè)有極大的促進(jìn)作用：相關(guān)技術(shù)促進(jìn)了國產(chǎn)服務(wù)器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)為國產(chǎn)高性能計(jì)算軟件發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，第三則是催生了我國的計(jì)算服務(wù)業(yè)。

863專家組成員、中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心副主任兼超級(jí)計(jì)算機(jī)中心主任遲學(xué)斌。

“發(fā)展高性能計(jì)算尤其是百億億次量級(jí)（E級(jí)）高性能計(jì)算，已經(jīng)成為國家發(fā)展的重大挑戰(zhàn)性問題。”863專家組成員、中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心副主任兼超級(jí)計(jì)算機(jī)中心主任遲學(xué)斌告訴記者。

863計(jì)劃在計(jì)算方向研究重點(diǎn)的幾次轉(zhuǎn)變

我國的高性能計(jì)算起步于1987年。

當(dāng)時(shí)，受日本第五代機(jī)計(jì)劃的影響，國家開始研究支持人工智能應(yīng)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，1990年轉(zhuǎn)向支持計(jì)算密集型應(yīng)用的并行計(jì)算機(jī)，以體現(xiàn)了國內(nèi)科研與工業(yè)的現(xiàn)實(shí)需求。1998年，受美國PACI計(jì)劃以及網(wǎng)格技術(shù)的影響，我國高性能計(jì)算進(jìn)入了高性能計(jì)算機(jī)與網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境并重的狀態(tài)，以便形成普遍使用的計(jì)算能力。1999年至2000年間，我國實(shí)施了863計(jì)劃的“國家高性能計(jì)算環(huán)境”，建立了由分布在全國各地的5個(gè)高性能計(jì)算中心構(gòu)成的國家高性能計(jì)算環(huán)境，支持了一系列示范應(yīng)用的開發(fā)，成為后來建立的中國國家網(wǎng)格的雛形。

從2006年起開始，高性能向高效能方面轉(zhuǎn)變，關(guān)注應(yīng)用性能、可編程性、可移植性等。

據(jù)介紹，過去十多年來，國家先后推出了三個(gè)863 重大項(xiàng)目。

2002年啟動(dòng)的“高性能計(jì)算機(jī)及核心軟件”項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)資源共享與協(xié)同工作，以網(wǎng)格支持多領(lǐng)域應(yīng)用，成功研發(fā)出了10萬億次量級(jí)計(jì)算機(jī)和中國國家網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)床；該網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)床重點(diǎn)關(guān)注新藥發(fā)現(xiàn)、氣象應(yīng)用、地質(zhì)調(diào)查、數(shù)字林業(yè)、航空應(yīng)用、生物信息等若干網(wǎng)格應(yīng)用，包含了分布在全國各地8 個(gè)節(jié)點(diǎn)、聚合計(jì)算能力達(dá)到18萬億次，在2005年資源能力居世界同類國家級(jí)網(wǎng)格的第二位。

2006年啟動(dòng)的“高效能個(gè)計(jì)算機(jī)與服務(wù)環(huán)境”項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)除了性能之外的開發(fā)的效率、程序可移植性、系統(tǒng)的魯棒性等指標(biāo)，著重解決了環(huán)境的服務(wù)形態(tài)。期間成功研發(fā)出了千萬億次量級(jí)計(jì)算機(jī)，分布在全國各地的14個(gè)節(jié)點(diǎn)，聚合計(jì)算能力達(dá)到了8000萬億次以上，存儲(chǔ)能力超過15PB，部署了450多個(gè)軟件和服務(wù)，通過網(wǎng)格應(yīng)用社區(qū)等更好地支持應(yīng)用，在2011年資源能力居世界同類環(huán)境前列。

2011年至今，在“高效能計(jì)算機(jī)及應(yīng)用服務(wù)環(huán)境”項(xiàng)目支持下，依托國產(chǎn)高效能計(jì)算機(jī)和國家網(wǎng)格服務(wù)環(huán)境，形成了包含全國各地15個(gè)以上超算中心和高性能計(jì)算中心，建成了新藥創(chuàng)制、工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、數(shù)字媒體和文化創(chuàng)意三個(gè)支撐領(lǐng)域應(yīng)用的應(yīng)用社區(qū)，在新藥發(fā)現(xiàn)、氣象集合預(yù)報(bào)、科學(xué)數(shù)據(jù)、鐵路貨運(yùn)、航空工業(yè)等領(lǐng)域取得了較好效果，進(jìn)一步提升了高性能應(yīng)用服務(wù)環(huán)境的資源能力和服務(wù)水平，

從1993年的曙光一號(hào)（峰值6.4億次每秒）到2003年的聯(lián)想深騰6800（峰值5.32萬億次每秒），這10年間系統(tǒng)性能提升了8000多倍；2004年曙光4A峰值11.2萬億次/秒，2013年天河二號(hào)峰值5.4億億次。

“在過去的20年，863計(jì)劃研制的計(jì)算機(jī)性能提升了8400萬倍?！边t學(xué)斌總結(jié)了20年來國家高性能計(jì)算建設(shè)的主要經(jīng)驗(yàn)有三，一是國家科技計(jì)劃與地方、應(yīng)用部門的發(fā)展計(jì)劃相結(jié)合，二是產(chǎn)學(xué)研用的結(jié)合，三是機(jī)器、環(huán)境、應(yīng)用三者均衡發(fā)展，相互促進(jìn)。

高性能計(jì)算面臨的問題與六大對(duì)策

TOP 500顯示，近年來我國高性能計(jì)算發(fā)展速度在下降。

“未來能否維持過去20年來的發(fā)展速度？如何從國情出發(fā)，制定合理的發(fā)展目標(biāo)？如何解決E級(jí)計(jì)算機(jī)所面臨的功耗、性能、可編程性、可靠性等一系列重大技術(shù)挑戰(zhàn)？如何駕馭大規(guī)模并行性？國家高性能計(jì)算環(huán)境如何在新的技術(shù)發(fā)展下提供更高質(zhì)量、更好體驗(yàn)的服務(wù)？”

針對(duì)存在的上述種種問題，遲學(xué)斌對(duì)發(fā)展高性能計(jì)算存在的隱憂提出了相應(yīng)的建議：

一是地方政府和應(yīng)用部門配套研制計(jì)算機(jī)的道路能否持續(xù)，地方政府對(duì)E級(jí)機(jī)研制給予大量的配套資金有困難；

二是尚未在國家層面解決對(duì)國家高性能計(jì)算環(huán)境保持穩(wěn)定，需要探索國家支持與有償服務(wù)相結(jié)合的可持續(xù)發(fā)展機(jī)制；

三是基礎(chǔ)器件（處理器、存儲(chǔ)器等）、大規(guī)模并行算法與軟件等高效能計(jì)算核心關(guān)鍵技術(shù)依賴國外，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，使其適應(yīng)系統(tǒng)研制的需要；

四是繼續(xù)解決應(yīng)用軟件這一制約應(yīng)用發(fā)展的因素，要通過自研、開源、共享多種手段來解決；

五是缺乏跨學(xué)科的高素質(zhì)人才，是制約應(yīng)用發(fā)展的另一個(gè)主要因素，要通過建立新的學(xué)科、拓寬人才培養(yǎng)渠道、講座和實(shí)踐培訓(xùn)用戶來解決人才不足的情況；

六是加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合、多學(xué)科協(xié)作的長(zhǎng)效機(jī)制，形成群體優(yōu)勢(shì)力量。

確定”十三五”目標(biāo)與規(guī)劃

為發(fā)揮高性能計(jì)算在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮重要的作用，通過國家高性能計(jì)算環(huán)境索取的的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)我國計(jì)算服務(wù)業(yè)的產(chǎn)生和成長(zhǎng)。相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)“十三五”高性能計(jì)算發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行了研究和討論，撰寫了“十三五”發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告和重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)實(shí)施方案，并提交了重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)的建議書。

總體目標(biāo)有三項(xiàng)：

一是突破E級(jí)計(jì)算機(jī)的核心技術(shù)，依托自主可控技術(shù)，研究適應(yīng)應(yīng)用需求的E級(jí)的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使我國高性能計(jì)算性能在十三五末期保持世界領(lǐng)先水平；

二是研發(fā)一批重點(diǎn)大關(guān)鍵領(lǐng)域或行業(yè)的特色應(yīng)用軟件，建立適應(yīng)不同行業(yè)的2～3個(gè)高性能計(jì)算應(yīng)用軟件中心，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的高性能計(jì)算應(yīng)用生態(tài)環(huán)境，為我國高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)奠定基礎(chǔ)；

三是探索建立新型高性能計(jì)算服務(wù)的可持續(xù)發(fā)展機(jī)制，配合E級(jí)計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件研發(fā)，創(chuàng)新組織管理與運(yùn)營模式，建立具有世界一流資源能力和服務(wù)水平的國家高性能計(jì)算環(huán)境。

值得注意的是，美國長(zhǎng)期禁止高端應(yīng)用軟件向我國出口，國家超算中心的應(yīng)用軟件采購受限，可提供的服務(wù)質(zhì)量受限。2015年，美國又禁止向中國的一批核心技術(shù)單位出口新一代MIC等微處理器。

“中國的高性能計(jì)算機(jī)事業(yè)不能建立在國外技術(shù)的基礎(chǔ)之上，必須大力研發(fā)自主關(guān)鍵技術(shù)，提升核心技術(shù)水平和自主可控能力。”遲學(xué)斌呼吁：“我國高性能計(jì)算發(fā)展必須自主可控！”

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