這段時(shí)間，國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心副主任付昊桓一直關(guān)注著疫情藥物的篩選。如果有合適的軟件應(yīng)用，將會(huì)對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)篩選過(guò)程提供強(qiáng)大助力。

“超級(jí)計(jì)算機(jī)為解決工程和科學(xué)中的重大難題而生。”付昊桓說(shuō)，超級(jí)計(jì)算機(jī)不只是比速度，更是比應(yīng)用。

“神威·太湖之光”團(tuán)隊(duì)在國(guó)際范圍的首次亮相，是2016年6月21日德國(guó)法蘭克福的國(guó)際超算大會(huì)(ISC)上。

在付昊桓介紹系統(tǒng)技術(shù)細(xì)節(jié)的大會(huì)報(bào)告之后，數(shù)以千計(jì)的國(guó)際同行頻繁穿梭于幾平方米的神威展臺(tái)，以至于會(huì)展結(jié)束時(shí)，展臺(tái)的地毯都翹了起來(lái)。

“神威·太湖之光”雖榮登“全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)”榜首，但西方國(guó)家對(duì)中國(guó)“純國(guó)產(chǎn)”超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威”的威力還持懷疑態(tài)度。

半年后，在美國(guó)鹽城湖舉辦的世界超算大會(huì)(SC)上，國(guó)際超算應(yīng)用領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)“戈登貝爾獎(jiǎng)”揭曉。當(dāng)時(shí)，全球共計(jì)6個(gè)超算研究項(xiàng)目入選“戈登貝爾獎(jiǎng)”提名，其中3個(gè)項(xiàng)目來(lái)自中國(guó)。付昊桓參與的“千萬(wàn)核可擴(kuò)展大氣動(dòng)力學(xué)全隱式模擬”最終摘得桂冠。這是自1987年“戈登貝爾獎(jiǎng)”設(shè)立以來(lái)，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)首次獲獎(jiǎng)。

第二年，付昊桓主持的兩個(gè)項(xiàng)目——“非線性地震模擬”和“全球氣候模式的高性能模擬”項(xiàng)目又入圍了“戈登貝爾獎(jiǎng)”，占當(dāng)年入圍項(xiàng)目的2/3。其中，“非線性地震模擬”再次獲獎(jiǎng)，蟬聯(lián)“戈登貝爾獎(jiǎng)”。

作為一名80后，付昊桓在本科、碩士、博士階段攻讀的都是計(jì)算機(jī)科學(xué)，在博士后階段，他突然轉(zhuǎn)向研究地球物理。后來(lái)，他回到清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系任教。

如此選擇，源于他攻讀博士學(xué)位期間與一位地球物理領(lǐng)域研究者的合作。他們的暑期研究項(xiàng)目雖然只進(jìn)行了一兩個(gè)月，但最終成果受到廣泛關(guān)注，最后被來(lái)自意大利的石油公司應(yīng)用到生產(chǎn)中。

交叉學(xué)科的魅力，一下子吸引了付昊桓。原本打算畢業(yè)后進(jìn)入產(chǎn)業(yè)界的他再次選擇科研。

“剛開(kāi)始進(jìn)行交叉學(xué)科研究有些痛苦，需要一段時(shí)間的磨合期。”他說(shuō)，他學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)，其他教師研究地球物理、氣象氣候等地球科學(xué)。起初，雙方講專業(yè)術(shù)語(yǔ)，互相都聽(tīng)不懂。“但時(shí)間久了，我們就能感受到學(xué)科之間的互相碰撞，產(chǎn)生了火花。”

“其實(shí)超級(jí)計(jì)算機(jī)本身就是一個(gè)跨學(xué)科平臺(tái)。”付昊桓說(shuō)，超級(jí)計(jì)算機(jī)是由各個(gè)不同科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家用戶用來(lái)解決“宇宙的起源”“黑洞的形成”“全球的氣候變化”等超級(jí)問(wèn)題的一個(gè)交叉平臺(tái)：上層是用戶和應(yīng)用，中層是算法，下層是超算架構(gòu)。

“這和跨學(xué)科、跨機(jī)構(gòu)的研究團(tuán)隊(duì)是一樣的，只有上下都貫穿起來(lái)，才能系統(tǒng)性地解決問(wèn)題。”付昊桓將這種跨學(xué)科合作研究，概括為“和而不同”。“和，即合作的心態(tài);不同，即不同的學(xué)科、不同的能力、不同的理解。不同學(xué)科的融合，才會(huì)自然產(chǎn)生更強(qiáng)的創(chuàng)新能力。”

2015年底，付昊桓被任命為國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心副主任。而他與“神威·太湖之光”的緣分早在當(dāng)年夏天就已開(kāi)始。

當(dāng)時(shí)正值“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)研制與組裝的關(guān)鍵時(shí)期，付昊桓帶領(lǐng)來(lái)自清華大學(xué)和北京師范大學(xué)的20多名師生來(lái)到無(wú)錫，以用戶的身份，基于正在建設(shè)中的“神威·太湖之光”進(jìn)行全球氣候模式軟件的研發(fā)。

研發(fā)初期，超算中心的基礎(chǔ)設(shè)施尚不完備，僅有的幾臺(tái)空調(diào)只能用來(lái)給機(jī)器降溫，以保證機(jī)器的運(yùn)行。他們每天都要在蒸籠一樣的環(huán)境中，從早到晚地做程序開(kāi)發(fā)和測(cè)試。無(wú)奈之下，他們買來(lái)10多個(gè)落地大電扇。盡管如此，每天結(jié)束工作，他們每個(gè)人都像洗了“汗水澡”，全身濕透。

基于“神威·太湖之光”這樣世界領(lǐng)先的超算平臺(tái)進(jìn)行軟件應(yīng)用研發(fā)，對(duì)于付昊桓來(lái)說(shuō)是個(gè)彌足珍貴的機(jī)會(huì)。特別是沖擊“戈登貝爾獎(jiǎng)”的項(xiàng)目中，有難得的機(jī)會(huì)用神威系統(tǒng)上千萬(wàn)的計(jì)算核心來(lái)進(jìn)行突破性的探索和嘗試。

為了爭(zhēng)分奪秒地進(jìn)行項(xiàng)目測(cè)試，付昊桓和其他成員都幾乎開(kāi)啟了“7×24”的工作模式，大家交替休息，在有限的測(cè)試窗口保證計(jì)算任務(wù)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

更大的挑戰(zhàn)則來(lái)自軟件的生態(tài)。由于神威采用的是全國(guó)產(chǎn)的新型片上融合異構(gòu)芯片，原有的基于x86架構(gòu)設(shè)計(jì)的大量科學(xué)及工程計(jì)算軟件，無(wú)法直接在神威上高效運(yùn)行。

作為付昊桓在清華大學(xué)帶的第一個(gè)博士生，甘霖說(shuō)，正常的應(yīng)用也就幾千到幾萬(wàn)行代碼，而他們當(dāng)時(shí)面對(duì)的地球系統(tǒng)模式代碼是近百萬(wàn)行。這些是各國(guó)氣候?qū)W家在過(guò)去幾十年里積累下來(lái)的對(duì)大氣、海洋、陸面、海冰等各個(gè)圈層變化機(jī)制的理解，每個(gè)人寫代碼的風(fēng)格不同。為此，他們需要逐步進(jìn)行代碼的轉(zhuǎn)換、移植乃至重新設(shè)計(jì)，最后為“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)所用，這是個(gè)“愚公移山”的過(guò)程。

從2015到現(xiàn)在，他們團(tuán)隊(duì)持續(xù)工作，該項(xiàng)目仍在不斷更新。超算大會(huì)主席表示，他們所做的工作讓人無(wú)法想象，這個(gè)工作如此繁重，他們卻有如此的信心和耐心。

2017年，他們的應(yīng)用精確模擬了2005年8月發(fā)生在美國(guó)的卡特里娜颶風(fēng)，成為當(dāng)年全球入圍“戈登貝爾獎(jiǎng)”的3個(gè)應(yīng)用之一。

此后，他們進(jìn)一步與國(guó)家氣象局以及新能源企業(yè)展開(kāi)深入合作，提供業(yè)務(wù)支持。付昊桓最大的心愿就是，在國(guó)產(chǎn)超算硬件的基礎(chǔ)上，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)軟件生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，服務(wù)更多的用戶，解決更多的實(shí)際應(yīng)用難題。 (記者 李超 實(shí)習(xí)生 秦悅)

關(guān)鍵詞： 超算軟件 研發(fā)