卢宇彤(右一)与“天河二号”。
“中国超算从跟随、追赶到超越,让西方人知道勤劳聪明的中国人也是可以做好世界前沿技术的。”国家超级计算广州中心主任卢宇彤谈起她与中国超算的二三事时,十分自豪。
她身兼数职,中山大学数据科学与计算机学院教授,国家超级计算广州中心主任,天河二号副总设计师,国家重点研发计划高性能计算专项专家组成员,全球首位女性ISC Fellow……这样一位优秀女科学家,是如何开启与超算的故事呢?一切都要从那最初的“惊鸿一瞥”说起……
01 最初结缘
儿时参观“银河一号” 播下超算的“种子”
“我的父母都是大学老师,家里学习氛围十分浓郁,我尤其喜欢看科幻书。”出生于书香之家的卢宇彤,在高一时参观了“银河一号”,那个庞然大物深深迷住了卢宇彤,她依然记忆尤深:“它的体积足有一个小型会议室那么大,表面密密麻麻地布满电线。”
无心插柳柳成荫,一次参观让她自发地深入去了解超级计算机,也因此了解到超级计算机对国家和区域安全、科学突破和经济发展的重要战略作用,在她小小心田里种下了“科研种子”。卢宇彤形容起高考报志愿时的专业选择仿佛“水到渠成”,她毫不犹豫地填报了国防科技大学计算机学院。
真正让她与“超算”结缘的是本科毕业设计,当时,她的老师负责“银河二号”编译器的开发。卢宇彤跟随导师,进行“银河二号”相关系统的软件测试与验证,从“银河二号”开始,陆续参加了五代银河、两代天河的研制。她自豪地说:“从最开始编译器开发到‘天河二号’的副总设计师,我亲历了中国超算从跟随、追赶到超越的历程。”
02 创新突破
连续六次夺得冠军 屹立于世界超算之林
“最初,只有美国、日本等国的巨头企业才具备高速互联研发能力,而中国面临着一系列的技术封锁。”卢宇彤担任“天河二号”超级计算机系统的副总设计师,面对着突围的层层难题。
在整个超算系统中,卢宇彤主要负责互联网络中通信协议和并行环境的设计,她提出了基于虚端口精简通信协议的并行用户级通信技术,实现了“天河”高速自主定制互连通信软件系统性能达到国际同期最快商用互连系统的2倍。
在卢宇彤与团队艰苦攻关之下,“天河二号”超级计算机从2013年6月到2016年5月连续六次夺得世界超级计算机500强排名(TOP500)冠军,打破了美日长期对世界超算头把交椅的垄断。
当前,E级超算被视为“超级计算机界的下一顶皇冠”,将在未来为解决能源危机、污染和气候变化等重大问题发挥巨大作用。面对这块全球必争之地,卢宇彤提出合作共赢的想法,她说:“尽管我国超算技术暂时处于领先地位,但想要进一步突破,全球超算发展进行国际合作、协同设计是不可或缺的。”她积极利用自身在国际超算领域的话语权和前期建立友好合作基础,致力于让国家超算广州中心成为我国超算对接世界的桥头堡。
如今,国家超算广州中心与美日德法英等数十个国家的超算中心和科研机构建立了紧密的合作关系,德国斯图加特国家超算中心、英国哈璀国家超算中心等世界知名超算中心都与国家超算广州中心成为合作伙伴,HPCAsia、IHPCF等一批国际知名的超算会议得以在广东广州举行,世界各国的顶级超算专家在国家超算广州中心举行讲座,开展项目合作等。
03 用之于民
用户群体已超过30万 让超算应用覆盖大湾区
“超算技术本身是科学技术创新的成果,但同时它也是支持其他科技创新的核心。”在超级计算机系统研究取得硕果累累后,2016年,卢宇彤出任国家超级计算广州中心主任,将研究重心由超算系统研制转移到超算应用。
科技发展最终还要能实现应用,做到用之于民。她说:“如何应用超级计算机取得世界一流的科研、工程和产业应用成果,是我国超算发展目前面临的最大挑战。”
广州区域短临天气预报达到国内第一、国际领先水平离不开“天河二号”的配合。“中心与广州市气象局合作搭建了基于‘天河二号’的3公里、1公里分辨率气象预报系统,自2017年起就开始24小时不间断业务运行。”卢宇彤介绍这套高分辨短临数值天气预报业务系统。在“天河二号”上每12分钟就能够完成一次广州地区未来6小时的天气预报,运行情况良好,大幅缩短了预报时间、提高了预报精度。
超算资源也正在向大湾区辐射,2018年7月,广州超算中心联合香港中文大学、中山大学等九所高校发起成立了粤港澳超算联盟,旨在汇集粤港澳超算科研和应用机构,带动创新超算应用发展,培养高水平超算软件开发与应用人才,深化粤港澳三地超算应用交流和合作研究,提升区域合作层次和水平、协同创新水平,加速粤港澳国际科技创新中心建设。
目前,国家超级计算广州中心已支撑了数千项国家和地方重点课题的研发工作,服务用户已超过4500家,用户群体超过30万,遍布全国34个省市和自治区,让国家超算广州中心成为全球系统利用率最高、用户数量最多、应用领域最广的超算中心之一。
来源:南方+
如何应用超级计算机取得世界一流的科研、工程和产业应用成果,是我国超算发展目前面临的最大挑战。
中国超算从跟随、追赶到超越,让西方人知道勤劳聪明的中国人也是可以做好世界前沿技术的。
卢宇彤
采写:南方日报记者 尚黎阳 见习记者 马瑞婕 通讯员 曾桂敏 受访者供图
