1秒鐘千萬億次計算構築“最強大腦”

走進國家超級計算濟南中心(下稱“濟南超算”)的機房區域,“山河”超級計算平臺正在高速運轉。一排排一人多高的主機整齊排列,相互連結,指示燈規律閃爍,機身上藍色的“山河”二字格外引人注意。

作為全國最大的異構超級計算集群,“山河”超級計算平臺高性能計算能力達60PFlops(1PFlops代表一秒鐘執行一千萬億次浮點運算),人工智慧計算能力達1000Pops(1Pops代表一秒鐘一千萬億次智慧計算),存儲容量245PB,綜合算力處於國際前列。

一秒鐘進行一千萬億次智慧計算的“大腦”究竟有多強?在此算力支撐下,虛擬數字人通過接入大模型完成智慧問答,僅需百餘小時即可完成訓練;空氣品質預報精度可達2公里範圍,相當於具體到每一個小區……

2023年5月,在德國漢堡舉辦的ISC2023世界高性能計算大會上,濟南超算構建的驗證性計算集群以超越歷史最佳紀錄15倍的絕對優勢,登頂全球IO500榜單。

從受制於人到世界領先,我國超級電腦在一次次升級改造過程中佔地面積越來越小,能耗與成本逐漸降低,整體性能與計算能力卻日益提高。

2011年,濟南超算建成我國首臺完全採用國産處理器和系統軟體構建的千萬億次超級電腦“神威藍光”。2022年,新一代神威超級電腦——“神威藍光Ⅱ”問世,從核心器件到系統軟體全部實現自主研發,實現了超算領域核心技術的完全自主可控。相比于“神威藍光”,“神威藍光Ⅱ”佔地面積縮減至原來的三分之一,計算能力卻提升14倍。

“中國超算與世界超算的發展格局是一致的,而這比摩爾定律還要超前。”濟南超算副主任、濟南超算研究院院長潘景山説。摩爾定律由英特爾創始人之一戈登·摩爾提出,根據該定律,大約每隔一年半,晶片的性能會提高一倍。對於超級電腦,則是每10年性能可以提升1000倍。

“最強大腦”還要有“最強應用”。通過開展跨學科、跨單位的廣泛交叉合作,基於濟南超算的應用成果頻出。

濟南超算的國家生態環境監測大數據超算雲中心大螢幕上,數字躍動,這裡實時顯示著全國5000多個站點的空氣品質情況。借助“山河”超級計算平臺的算力,空氣品質預報精度從5公里提高至2公里範圍。“精度5公里相當於預報的範圍精確到一個小區,而2公里意味著精確到一個場館。”潘景山説,去年的杭州亞運會上,空氣品質預報範圍就精確到每個運動場館,實現了“小時級”“公里級”突破。

“在濟南超算的強大算力支援下,天氣預報與氣候預測、海洋環境模擬分析、資訊安全、工業倣真、工程計算、金融大數據分析、智慧城市等領域的3000多家科研院所、高等院校、高新技術企業、政府單位都搭上了‘算力快車’。”山東省計算中心(國家超級計算濟南中心)主任吳曉明説。

比如,高鐵建造成何種外形可以抵抗突如其來的橫風?兩條並行的鐵軌間距究竟多大,既可以避免兩輛高鐵會車時發生碰撞,又不會太遠導致土地浪費……如果通過真正的實驗解決這些問題,需要付出高昂的成本,但通過超算建立倣真模型進行計算測試,這些問題可低成本、更高效解決。

超算賦能千行百業,但算力再強,若無法聯結成網,便只是一座孤島。2022年7月,濟南超算正式啟動國內首個超算網際網路工程,推動建設覆蓋全省16地市的“山東算網”;2024年5月,“山東算網平臺”正式上線,強力推動國家算力網路建設。

經過持續科研攻關與探索,目前濟南超算在山東算網建設領域實現多項技術突破,在高速網路通信、資源感知調度、算力網路融合和安全方面攻克一批核心“卡脖子”技術難題。潘景山説,下一步,濟南超算還將在超算網際網路涉及的軟硬體上進一步探索和優化,力爭實現“國産車道跑國産車”。

隨著超算網路的延伸,“像建設電網一樣建設算網、像運營網際網路一樣運營算網、讓用戶像用水電一樣使用算力”的願景正在逐步變成現實。