6月15日，“魔方”超級計算機將正式對外運行，6月10日，本報記者探訪“魔方”的新家——上海市超級計算中心的機房。
67個2米左右高、1米左右寬的黑色柜子并排站在100平方米左右的玻璃房里，柜子上各色小燈閃爍，頭頂上是交錯密布的電線，房間溫度為22攝氏度，玻璃房外是數(shù)臺電腦顯示器和穿白衣鞋套忙于調(diào)試機器的工作人員。
“魔方”超級計算機是中國首臺國產(chǎn)百億次超級計算機，型號為曙光5000A，由中科院計算所、曙光公司和上海超級計算中心聯(lián)合研制，研制費用達2億元人民幣。
曙光5000A峰值計算能力超過每秒200萬億次，全機總儲存容量大到500TB(千萬億字節(jié))，位列全球最快超級計算機排行榜TOP500第十，亞洲第一。目前世界上最快的計算機是IBM公司研制的“走鵑”，造價1億美元，運算速度達每秒1000萬億次，主要用于美國核物理研究。
超級計算機的心臟就是這些黑色的柜子，包括42個節(jié)點機柜、10個互聯(lián)網(wǎng)機柜、15個存儲機柜。每個節(jié)點機柜里裝有200顆CPU、800個核。
“魔方”芯片是AMD公司生產(chǎn)的“巴塞羅那”4核芯片、4路刀片系統(tǒng)、8路機架式節(jié)點和Infinibang高速互聯(lián)的體系結(jié)構(gòu)，還采用了低功耗的處理器和內(nèi)存，先進的水冷散熱系統(tǒng)和刀片結(jié)構(gòu)，可以有效控制用電量。
曙光6000超級計算機正在研制，預(yù)計2010年將推出千萬億次超級計算機，曙光6000機型會部分采用國產(chǎn)“龍芯”，部分采用AMD或者英特爾芯片。這種混合異構(gòu)體系將“前臺”處理如編譯與“后臺”計算結(jié)合，解決兼容性、成本、耗電等問題。
“魔方”大用途
上海超級計算中心副主任、首席工程計算工程師李根國博士介紹說，理論、試驗和計算是現(xiàn)在科技創(chuàng)新的三大支柱，而超級計算機則是高端計算能力的支撐，既可以對物理現(xiàn)象仿真和模擬，對復(fù)雜數(shù)據(jù)分析，也可以用于產(chǎn)品設(shè)計中復(fù)雜的設(shè)計計算。
此前，上海超級計算中心使用的型號為曙光4000A，已經(jīng)用于大飛機研制、核電工程、汽車碰撞過程防震模擬、大型隧道工程的抗震安全評估。而在數(shù)值天氣預(yù)報、藥物作用的微觀機理研究以及石油勘探數(shù)據(jù)分析等多個領(lǐng)域，計算機模擬是唯一可行的研究手段。
該中心負責(zé)高性能計算機用戶的副主任袁俊解釋說，比如在氣象預(yù)報方面，之前都是運用衛(wèi)星，地面觀測站進行觀測，根據(jù)過往的數(shù)據(jù)進行人工預(yù)測和判斷，但這樣并不十分準(zhǔn)確。如果運用超級計算機把過往的數(shù)據(jù)輸入，建造一個模型，就可以定時定量的預(yù)測天氣。
在氣候動力學(xué)方面，超級計算機可以模擬未來氣候變化，比如，溫室效應(yīng)在多大程度上會改變氣候。
在人類基因圖譜的測序中，超級計算機可以用來分析巨量的人類基因組片段，袁俊說，遺憾的是，現(xiàn)在超級計算機運算能力已經(jīng)超過每秒鐘千萬億次，仍然沒法完全測出具體人類基因組對應(yīng)的功能，而這正是人類尋找基因組信息的最大動力。
以汽車制造為例，運用超級計算機技術(shù)的汽車生產(chǎn)周期已經(jīng)由36個月降到了18個月以下。而波音777飛機的研制周期也從8年縮短至5年，工程返工量減少了50%。
買軟件花了四千萬
“魔方”的一些關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)仍然依靠進口，比如CPU就是AMD公司生產(chǎn)的“巴塞羅那”。
中國大型專業(yè)軟件仍靠進口的格局也桎梏了超級計算機的發(fā)展。
“我們二期建設(shè)的時候買了一批軟件，花了4000萬人民幣。”李根國說。
此外，“魔方”計算機，包括此前的曙光4000等系列，都存在一個損耗率和耗電量的問題。
一般而言，超級計算機的使用壽命約為6年，以“魔方”為例，每年的折舊就大于3000萬人民幣。
因為超級計算機的維護要求不斷電，還有大量空調(diào)降溫設(shè)備，一臺“魔方”每月的電費就要100萬元。此外，“魔方”在維護方面也很嬌貴，中心配備了十多個工程師“伺候”它。
“魔方”必須在較低溫度下才能運行，不然就會“當(dāng)機”，在李根國看來，超級計算中心更新設(shè)備最好的周期應(yīng)該是一個通用超級計算機為主，另外每年更新1到2個專用的小型的超級計算機，這樣是最有效率和節(jié)省的。
助推大飛機項目
中國唯一的一臺“魔方”計算機進駐上海，大飛機項目也成為上海超級計算中心的用戶。
袁俊告訴記者，中國大飛機的研制仍處在方案設(shè)計階段，總體、氣動設(shè)計的最為重要手段即是數(shù)值模擬計算。
他舉例說，飛機的機翼設(shè)計是很關(guān)鍵的一環(huán)，直接決定飛機的性能水平，如升力、阻力、燃油經(jīng)濟性、穩(wěn)定性。
此次翼型設(shè)計，所有設(shè)計單位和校核計算單位無一例外采用了各種計算流體力學(xué)數(shù)值模擬手段。共進行了27幅翼型，共1000多個狀態(tài)的校核計算。
上海飛機設(shè)計研究所及其合作伙伴在大飛機高低速機翼設(shè)計、大飛機翼身組合體設(shè)計、發(fā)動機吊掛設(shè)計等方面，也借力超級計算機。
大飛機研制已經(jīng)全面展開，其多項研究仍然需要超級計算機的配合，包括：氣動布局研究、部件、優(yōu)化設(shè)計、全流場分析、動力影響計算、結(jié)冰計算分析、氣動噪音分析和環(huán)境溫度分析等。
以2008年年底試飛的國產(chǎn)支線飛機ARJ21-700為例，凸顯了超級計算機的重要性。這或許是上海花巨資構(gòu)建“魔方”的動力之一。
在ARJ飛機方案設(shè)計的初步階段，超級計算加快了研制進度，減少了風(fēng)洞試驗次數(shù)，進行了大量優(yōu)化設(shè)計。在其詳細設(shè)計階段，超級計算機做的工作包括：對飛機的各種部件之間的融合設(shè)計分析，確定飛機的不拘形式，如機翼與機身融合設(shè)計、翼尖裝置與機翼融合設(shè)計、機翼或機身與發(fā)動機短艙掛架融合設(shè)計等，通過對部件細節(jié)優(yōu)化設(shè)計達到設(shè)計要求。僅ARJ飛機研制過程，曙光4000A就為此項目服務(wù)超過5年，使用機時超過100萬CPU小時。（編輯：王小凡）
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本文標(biāo)題：探營亞洲第一超級計算機：關(guān)鍵技術(shù)仍靠進口
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