中外超算高峰论坛详解太湖之光戈登贝尔奖入围

  日前在德国法兰克福举行的ISC16国际超算大会上,来自中国的“神威·太湖之光”荣登世界最快超级计算机桂冠,同期举行的第13届中外超算高峰论坛(HPC Connection Workshop)上,来自国家超级计算无锡中心、中国科学院软件研究所、中国科学院计算机网络信息中心的专家在论坛上详细介绍了“神威·太湖之光”超算及“全隐式大气动力模拟算法”、 “钛合金微结构演化相场模拟”等入围戈登贝尔奖的应用,吸引了来自美国橡树岭国家实验室、保加利亚超算中心、捷克超算中心、南非超算中心、超算TOP500机构等众多权威超算专家参加。

  第13届中外超算论坛

  中外超算高峰论坛由亚洲超算协会和浪潮集团联合举办,每年定期举办三次,分别在德国ISC超算大会、美国SC超算大会和ASC世界超算竞赛期间召开,至今已成功举办13届。该论坛的宗旨在于探讨超算在前沿科学与工程领域的应用创新和发展趋势,推动全球超算的交流与合作。

  无锡超算中心:全球首套“100P”超算太湖之光

  顶着全球最快超级计算机光环首次亮相中外超算高峰论坛的国家超级计算无锡中心,无疑是外界关注的焦点。在最新一期的超算Top500榜单中,国家超级计算无锡中心部署的“神威·太湖之光”,其峰值性能达到12.5亿亿次/秒,持续性能为9.3亿亿次/秒,双双问鼎世界第一。

  “神威·太湖之光”超级计算机

  光看以上的数字可能你没什么感觉,那么我们引入国家超级计算无锡中心主任杨广文教授的一个形象比喻:“神威·太湖之光”1分钟的计算能力,相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年。如果用2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机作参照,“神威·太湖之光”的计算力相当于200多万台普通电脑。而从榜单来看,“神威·太湖之光”的运算速度接近“天河二号”的3倍,美国“泰坦”的5倍。

  在第13届中外超算高峰论坛上,国家超级计算无锡中心副主任付昊桓介绍了“神威·太湖之光”的目前应用情况。未来,“神威·太湖之光”将在4个方向发挥作用:首先是全球高分辨率模拟,为气候变化研究提供量化研究的基础;其次是先进制造,强大的计算机将助力“中国制造”转向“中国创造”;第三个方向是生命科学,为研发新药和探索生命奥秘提供支撑;第四个方向是大数据分析。

  他还介绍到,国家超级计算无锡中心与清华大学及北京师范大学开展合作,在“神威·太湖之光”上进行了CAM全球大气模式的重构与优化,以及全球超高分辨率大气模式实验框架。这两大应用均针对目前世界各国科研机构均普遍关注的全球变化研究。其中大气模式实验框架已初步实现了3公里精度,仅次于世界最高的日本NICAM 870米的分辨率。

  值得关注的是,运行在“神威·太湖之光”的这两套气候模式均实现了百万内核的扩展,其中CAM最高扩展至24000主核,内核总数达到156万,模拟速度达到每天2.81模拟年。而全球超高分辨率大气模式实验框架采用松耦合方式,极大的提升了应用的扩展性,最终扩展至8万主核,共520万内核。

  二大“戈登`贝尔奖”提名应用

  在本届论坛上,来自中科院的两位专家现场分享了获“戈登·贝尔奖”提名的两项中国HPC应用,分别是“全隐式大气动力模拟”和“钛合金微结构演化相场模拟”。

  中国科学院软件研究所并行软件与计算科学实验室副主任杨超介绍说,此次获“戈登·贝尔奖”提名的全隐式大气动力模拟应用,由中国科学院软件研究所与清华大学和北京师范大学合作完成。该工作面向气候气象领域研究,提出一套适应于异构众核环境的全隐式求解器算法,一方面可以通过有效提高模式的时间步长带来长时间数值模拟计算效率的提升,另一方面也能够充分挖掘像“神威·太湖之光”这类世界顶级超算系统的强大计算能力。目前,国际上类似的研究工作,或着重于开展显格式计算,或仅限于在同构CPU环境下开展隐式求解器研究,对异构众核环境的开发和利用极少涉足。此外,杨超研究员还介绍了中国科学院软件研究所为“神威·太湖之光”自主研制的国产高性能扩展数学库软件xMath的应用情况和HPCG基准测试程序在“神威·太湖之光”上的优化情况。