“天河二号”为珠三角产业升级 开动“超强大脑”
新一期全球超级计算机500强榜单16日在美国公布，中国“天河二号”超级计算机连续第六度称雄。“天河二号”的浮点运算速度为每秒33.86千万亿次，第二名美国“泰坦”的浮点运算速度为每秒17.59千万亿次。一个引人注目的变化是，中国大陆超算的上榜数量出现大幅增长，从半年前的37台增至现在的109台，多于欧洲的上榜超算总数107台。而美国上榜数量却降至历史最低水平。
中国在超算领域的进步不仅表现在上榜数量方面，还体现在生产制造领域。在此次榜单中，中国联想超算系统入围25台，中科曙光的超算系统入围49台，超过传统超算巨头IBM公司的45台，位居惠普公司的156台和克雷公司的69台之后。
广州超算中心主任袁学锋认为，科技部、广东省、广州市政府、中山大学、番禺区政府花重金建设超级计算中心非常具有战略眼光，它正在成为珠三角产业升级的“发动机”和“倍增器”，将促进粤穗地区和全国的产业升级和爆发式增长。
制造业经过30年的发展积累了一定的技术基础和研发能力，抓住超算和大数据应用这一机遇，广州完全有可能实现战略性的重点突破、重点跨越，在制造业上实现创新驱动发展。
在位于中山大学东校区的国家超级计算广州中心。记者看到占地约800平方米，由170个机柜组成的“天河二号”。广州超级计算中心常务副主任卢泽新介绍，广州超算中心“天河二号”主机系统的设计计算能力为110P，目前一期系统已经达到54.9P，远远超过天津（4.7P）、深圳（1.3P）、长沙（1.4P）和济南（1.1P）等超算中心主机系统的计算能力。
“如果把普通计算机的运算速度比作成人走路，那么超级计算机就达到了火箭的速度。在极高的运算速度下，人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。就拿‘天河二号’来说，13亿人用计算器算1000年才能达到‘天河二号’1小时的计算量。”卢泽新说。
2015年4月9日，美国商务部发布报告，决定拒绝英特尔公司向中国的国家超级计算广州中心出售“至强”芯片用于“天河二号”系统升级的申请。对于原因，美国方面给出的解释是这4家中国超算中心从事违反美国国家安全或外交政策利益的活动。
“我能想到的真正原因是美国害怕我们的云超算了。”袁学锋在接受记者采访时说。
据卢泽新介绍，“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。它有五大特点：一是高性能，峰值速度和持续速度都创造了新的世界纪录。二是低能耗，能效比为每瓦特19亿次，达到了世界先进水平。三是应用广，主打科学工程计算，兼顾了云计算。四是易使用，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。五是性价比高。
但据记者了解，在每年使用超算50%的情况下，超算一年的电费要花1.3亿元。无论是中国还是欧美、日本等超算大国，几乎所有的超算中心都需要政府的财政支持。尽管超级计算机的研制和运营费用越来越高，相关国家在超算领域花钱却毫不吝啬。那么到底什么是超级计算机呢？究竟是什么魔力吸引各国在超算领域持续“烧钱”？
袁学锋认为，目前世界上酝酿着第三次产业革命，其核心内容就是如何把信息技术的大数据向制造业、实体经济辐射。所以如何利用大数据将信息技术转化为生产力，是广州超算中心在应用方面的核心内容，这也是衡量一个国家创新型经济竞争能力的核心内容。据介绍，“天河二号”拥有六大服务平台，其中一个是“装备的全数字设计与制造应用服务平台”。该平台致力于推动装备制造业信息化的发展，为用户提供完整的工业仿真环境，提供对产品设计、工艺设计、加工和装备等产品全生命周期各个阶段进行计算仿真的支持。
“基于模拟仿真的数字化技术可以有效预测产品在真实世界的性能，优化产品设计制造，缩短产品研发周期，实现投资的最大价值。”袁学锋表示。
这样一个案例印证了这一平台的作用：高铁线路中隧道众多、隧道内空间狭小，高速列车穿越隧道时产生瞬态冲击压力，其气压爆波对列车车体、隧道结构、人耳膜和周围建筑存在很大安全隐患。中南大学交通运输学院在“天河二号”系统上开展了高速列车气动数值计算，模拟了16车重联编组高速列车以每小时300公里车速在2公里隧道内交会等多个工况。
广汽研究院也是“天河二号”的用户之一。去年，在超级计算机的帮助下，某个原来需要两至三年的新车型设计，缩短到5个月完成，并可模拟实现优化设计、防撞性能测试等，大大节约了成本。缩短产品研发周期、加快上市速度是企业在激烈竞争中获胜的不二法门。对于广东企业来说，超级计算机无疑是一个“大杀器”。
卢泽新认为，广州拥有“天河二号”，在大数据领域就具有突破核心技术短板的机会。“制造业经过30年的发展积累了一定的技术基础和研发能力，抓住超算和大数据应用这一机遇，广州完全有可能实现战略性的重点突破、重点跨越，在制造业上实现创新驱动发展。”
2.华大基因计划与广州超算中心合作
广州有一流的超算、一流的医院，中山大学八大医院每年接诊病人1200万人次，手术病例30万人次，这是巨大的数据库，拿到这个数据，我们对生命健康医疗将获得领先全球的深刻认识。
对于很多人而言，电脑已经成为生活中密不可分的一部分。但对于超级计算机，似乎感觉离生活很遥远。但据记者了解，“天河二号”作为广州超算中心的主机，如今它的运用已渗入日常生活的方方面面。
华大基因计划与广州超算中心合作，开展百万人基因测序，为基因精准医疗打下基础。袁学锋说：“这是新的产业，美国都还没开始。广州有一流的超算、一流的医院，中山大学八大医院每年接诊病人1200万人次，手术病例30万人次，这是巨大的数据库，拿到这个数据，我们对生命健康医疗将获得领先全球的深刻认识。”
在个性化医疗服务上，袁学锋列举了个性化腹部动脉肿瘤的三维建模案例。“当我们有了人体器官部位的影像资料后，可以在‘天河二号’上进行数据建模，构造出一个逼真的虚拟器官。在这个平台上我们的手术医生可以清晰、直观地看到这个血管瘤到底长什么样，通过对血管瘤数据进行分析，可以让医生制定合理有效的手术方案。”袁学锋谈到在这个数字建构的虚拟环境下，甚至可以让医生进行人机互动，让医生在实操手术之前进行逼真的手术练习。“这对于一些难度较大、情况较复杂的手术而言，提高它的成功率是有很大帮助的。让医生在术前通过虚拟操作可预计手术当中可能出现的一些状况，制定完备的应对措施。”
“智慧城市的建设也可以用到‘超算’。广州有20万个摄像头，过去处于有事才找视频的状态，现在有关部门正与超算中心合作对这些信息进行管理、控制，进行数据分析后再加以利用，这将对城市建设产生很大帮助。”卢泽新表示。
另外，随着软件技术开发的国际化，“天河二号”云服务应用收获积极成效。部分机柜与应用单位通过专线连接，为用户提供了高安全等级资源服务。主要服务领域包括：电子政务应用——已适配完成了广州市政府网站群、电子政务数据交换平台等应用，目前正在支持中山市电子政务应用，同时作为省级教育数据中心主要资源池，广州超算中心将为各类教育管理系统提供所需计算和存储资源；动漫渲染应用——为动漫产业提供海量的计算资源，目前正在支持华强、奥飞、酷卡等多个用户的渲染业务。（陈思勤）