[導(dǎo)讀] 如今四年的時(shí)間過去了，這個(gè)曾經(jīng)讓國人自豪的“爭氣機(jī)”，沒有辜負(fù)人們對她的期望，其憑借著超級(jí)計(jì)算能力正在成為國之重器，支撐引領(lǐng)著中國在許多領(lǐng)域不斷創(chuàng)新、不斷前行。
原標(biāo)題：讓國人自豪的“爭氣機(jī)”
——綜觀“天河一號(hào)”產(chǎn)生出的綜合效益
本報(bào)記者 馮國梧
■創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展
2010年11月，由國防科技大學(xué)自主研制完成的超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河一號(hào)”，峰值性能達(dá)到4700萬億次每秒，獲得世界超級(jí)計(jì)算機(jī)Top500排名第一，一舉打破了世界超算技術(shù)領(lǐng)域長期由美日壟斷的歷史。標(biāo)志著中國的超級(jí)計(jì)算機(jī)和超級(jí)計(jì)算技術(shù)進(jìn)入了世界領(lǐng)先水平。如今四年的時(shí)間過去了，這個(gè)曾經(jīng)讓國人自豪的“爭氣機(jī)”，沒有辜負(fù)人們對她的期望，其憑借著超級(jí)計(jì)算能力正在成為國之重器，支撐引領(lǐng)著中國在許多領(lǐng)域不斷創(chuàng)新、不斷前行。
“算天、算地、算人”
人們或許要問，超級(jí)計(jì)算機(jī)到底能干什么？其與人們的工作生活有何聯(lián)系？日前科技日報(bào)記者來到了國家超級(jí)計(jì)算天津中心，在那里看到了天河一號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)，親身感受和了解了這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的巨大魅力。國家超級(jí)計(jì)算天津中心主任劉光明告訴記者：“通俗講：天河一號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)能算天、算地、算人。”
算天：從事氣象研究工作者可以利用天河一號(hào)超級(jí)計(jì)算能力，更快、更精準(zhǔn)地分析和預(yù)測氣候的變化。以“大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LASG）”為代表多個(gè)中科院院士領(lǐng)銜的氣候變化模擬團(tuán)隊(duì)，利用“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)對區(qū)域、全球氣候變化等問題進(jìn)行了系統(tǒng)分析，取得了許多標(biāo)志性的有國際影響力的成果，其中最有代表性的是他們利用“天河一號(hào)”完成了跨越千年氣候變化模擬，并利用自主開發(fā)的氣候模式向世界氣候大會(huì)提交了IPCC報(bào)告，提升了中國在全球氣候變化研究和全球碳減排談判中的話語權(quán)。此外，天津超算中心還與中國氣象局氣象科學(xué)研究院、國家氣象局衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心、清華大學(xué)、南開大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作，利用天河一號(hào)這一平臺(tái)聯(lián)合研發(fā)出天河-霧霾自動(dòng)化實(shí)時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)正在為華北地區(qū)開展高精度（2—3km）空氣質(zhì)量的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)提供未來120小時(shí)關(guān)于PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3、AQI等參數(shù)的預(yù)報(bào)能力。不久的將來，他們這個(gè)合作團(tuán)隊(duì)還有望通過對污染源、區(qū)域污染數(shù)據(jù)的精確分析，為未來霧霾治理提供預(yù)警及解決方案。
算地：石油地震勘探數(shù)據(jù)處理是油氣能源開發(fā)行業(yè)最重要的手段。海量的地震勘探數(shù)據(jù)只有通過超級(jí)計(jì)算機(jī)處理，才能更快、更好、更精準(zhǔn)地勘探到油氣的分布，進(jìn)而準(zhǔn)確地進(jìn)行油氣的開采。以中石油東方物探等為代表的中國物探公司與天津超算中心等機(jī)構(gòu)合作，利用天河一號(hào)開發(fā)了功能完善、性能高效的地震數(shù)據(jù)處理軟件，并在“天河一號(hào)”平臺(tái)上完成了多項(xiàng)國際領(lǐng)先的復(fù)雜地質(zhì)條件下三維大連片數(shù)據(jù)（上千乃至上萬平方公里）、高密度勘探（數(shù)據(jù)規(guī)模百TB級(jí)）大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理，讓我國油氣能源勘探開發(fā)處理能力大大增強(qiáng)，有效地提升了我國在這個(gè)領(lǐng)域的行業(yè)競爭力，實(shí)現(xiàn)了我國石油地震勘探數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域技術(shù)的成功突圍。
算人：分析人類基因，解讀生命奧秘，如今都離不開大數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理。天河一號(hào)的問世為我國生物醫(yī)藥研發(fā)提供了大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，利用這一平臺(tái)，中科院、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、北京生命科學(xué)研究所、北京大學(xué)、南開大學(xué)等單位開展了抗癲癇、艾滋病、癌癥等領(lǐng)域研究，取得了一批具有國際先進(jìn)水平的成果。在天津華大基因科技公司，市場部經(jīng)理?xiàng)盍料蛴浾呓榻B，華大基因天津公司利用天河一號(hào)進(jìn)行了人、動(dòng)物、植物等大規(guī)模群體基因分析和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，不但省去了數(shù)百萬元的設(shè)備投入，而且計(jì)算和數(shù)據(jù)處理速度較以前快了近十倍。利用天河一號(hào)他們不但建起了華大基因北方基因數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了面向產(chǎn)前檢查的產(chǎn)業(yè)化服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了取樣—測序—分析—報(bào)告的完整產(chǎn)業(yè)鏈，而且還完成了多項(xiàng)高水平的成果，其中一些研究成果發(fā)表在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《NATURE》和《SCIENCE》上。
重大科技創(chuàng)新借此綻放
隨著數(shù)字時(shí)代的到來，人們將計(jì)算模擬分析稱之為：人類繼理論和實(shí)驗(yàn)之后，第三大認(rèn)識(shí)世界的工具。而天河一號(hào)作為世界計(jì)算速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)無疑是這眾多工具中最為靚麗的一個(gè)，如何讓這一靚麗的工具，好看又好使，讓更多的科技創(chuàng)新借此綻放。國家超級(jí)計(jì)算天津中心，一成立就將天河一號(hào)的應(yīng)用擺在了十分重要的位置。為了支撐原始創(chuàng)新，他們采取與高校、科研單位建立分中心的形式直接將天河一號(hào)植入高校和科研單位，并幫助培訓(xùn)科研人員，助推支撐他們利用天河一號(hào)開展國家重大創(chuàng)新研究。為了支撐產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，他們深入企業(yè)，采取共建實(shí)驗(yàn)室的方式幫助企業(yè)享受天河一號(hào)資源。為了支撐智慧城市建設(shè)，他們與政府部門合作，構(gòu)建了電子政務(wù)云平臺(tái)和BIM+GIS應(yīng)用平臺(tái)。目前，天河一號(hào)在全國范圍的各類用戶超過600余家，應(yīng)用領(lǐng)域包括：石油地震勘探數(shù)據(jù)處理、生物醫(yī)藥、基因技術(shù)、新材料、新能源、高端裝備設(shè)計(jì)與仿真、航空遙感數(shù)據(jù)處理、航空航天、天氣預(yù)報(bào)與氣候預(yù)測、海洋環(huán)境模擬分析、動(dòng)漫與影視渲染，等等。目前，天河一號(hào)每天為用戶提供的計(jì)算服務(wù)機(jī)時(shí)超過了140萬，運(yùn)行計(jì)算任務(wù)超過1000個(gè)，對應(yīng)著每天有數(shù)百個(gè)科研團(tuán)隊(duì)使用天河一號(hào)開展各種科學(xué)研究工作，
在天津汽車模具有限公司，記者走進(jìn)車間，親身感受了企業(yè)利用天河一號(hào)實(shí)現(xiàn)汽車模具虛擬制造所帶來的變化。精算科科長李超告訴記者，是天河一號(hào)支撐他們實(shí)現(xiàn)了汽車模具的虛擬制造，通過虛擬制造不僅大大縮短了汽車模具的制造時(shí)間，而且還為企業(yè)節(jié)省了成本。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，天津汽車模具有限公司利用天河一號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化虛擬制造后，節(jié)省了數(shù)百萬仿真平臺(tái)軟硬件投入，每年帶來直接經(jīng)濟(jì)效益超過8000萬元，在這一平臺(tái)上企業(yè)的研發(fā)制造能力顯著提高，目前已成為我國汽車模具生產(chǎn)的領(lǐng)頭羊。
從天河一號(hào)研制成功并成為世界排名第一，至今僅有四年的時(shí)間，借助這一平臺(tái)，讓我國在許多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了過去想做而不能做到的事，讓一批重大科技創(chuàng)新成果借此綻放。細(xì)心觀察或許您會(huì)發(fā)現(xiàn)：在石油勘探領(lǐng)域，借助天河一號(hào)大幅度提升了我國處理石油數(shù)據(jù)的自主能力，為我國國際能源開發(fā)競爭和經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了有力保障；在航空航天領(lǐng)域，這一平臺(tái)支撐了國產(chǎn)自主商用大飛機(jī)實(shí)現(xiàn)了全尺寸多工況數(shù)值風(fēng)洞測試與航天高速飛行器跨流域全尺寸模擬；在基因研究方面：這一平臺(tái)支撐了PB級(jí)基因數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與高性能分析處理技術(shù)研發(fā)，為中國搶占生物基因科技國際制高點(diǎn)提供了保障。在新藥研發(fā)方面，這一平臺(tái)推進(jìn)了癲癇、艾滋病、胰島素等自主生物創(chuàng)新藥物研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了自主新藥研制的重大突破，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，幾年來天河一號(hào)支撐國家及部委重大重點(diǎn)項(xiàng)目超過800個(gè)，其中國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目超過600項(xiàng)、國家863和973項(xiàng)目超過100項(xiàng)、其他重大項(xiàng)目（國家工信部、國家發(fā)改委、中石油等）超過40項(xiàng)、國際和地區(qū)項(xiàng)目超過10項(xiàng)。
綜觀天河一號(hào)，已成為國之重器，正逐步被我國越來越多領(lǐng)域的專家所認(rèn)識(shí)和掌握。有了它，讓龐雜的數(shù)據(jù)處理不再是一件難題；有了它，讓過去許多想做而不能做的事變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)；有了它，讓中國人參與國際競爭有了底氣。目前正有越來越多的創(chuàng)新人才向此聚集，借助這一平臺(tái)綻放出巨大的創(chuàng)新能力。
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