中國超級計算機：國運與國策

吳銘

2014年6月下旬，國際TOP500組織公布2014年最新全球超級計算機500強：來自中國的“天河二號”再次擊敗美國的“泰坦”，位居榜首，至此達(dá)成“三連冠”。

由于超級計算機涉及國防等領(lǐng)域的應(yīng)用，這一成績再次引發(fā)外媒熱議。

所謂超級計算機，也稱高性能計算機。中國的超級計算機家族是一個以“銀河一號”為始祖，包括“銀河”、“天河”、“星云”、“神威”等系列產(chǎn)品在內(nèi)的譜系。

就神秘的中國超級計算機，《瞭望東方周刊》日前專訪了中科院院士周興銘。

周興銘曾是“銀河一號”的主機系統(tǒng)負(fù)責(zé)人，此后相繼以總負(fù)責(zé)人、總設(shè)計師的身份主持了“銀河仿真機”、“銀河二號”的研制。

此次專訪中，他回顧了自“銀河一號”開始的中國高性能計算機研發(fā)歷程和經(jīng)驗，以及那些當(dāng)年因此而英年早逝的同事們。

他強調(diào)，中國超級計算機的未來發(fā)展，要綜合、協(xié)調(diào)、高效、務(wù)實，不要片面追求某些方面的高指標(biāo)。作為一種產(chǎn)業(yè)，要大力加強應(yīng)用技術(shù)的研究和發(fā)展。

性能提升100倍

《瞭望東方周刊》：中國高性能計算機如何起步？

周興銘：高性能計算機起源于大型計算機。70年代，我國有幾家單位研制成功了大型機，主要有北京大學(xué)的150機、國防科技大學(xué)的151機、電子部15所的DJS機等。151機是為遠(yuǎn)望號測量船研制的，后來成為“遠(yuǎn)望一號”的中心計算機。

因為都是在電子部738廠生產(chǎn)，在他們的序列里排序，北京大學(xué)的機器是150，國防科技大學(xué)是151。華東計算技術(shù)研究所也研制成功大型機，還援助出口給朝鮮等國家。當(dāng)時大型機的指標(biāo)是每秒鐘計算100萬次。

70年代中，國外成功發(fā)展超級計算機，在此背景下，慈云桂教授于1977年向國家提出研制每秒計算一億次的超級計算機，理由是它對國防、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)的發(fā)展都很重要。這是性能提升100倍的跨越，是國家行為。

在慈云桂教授的帶領(lǐng)下，我們于1976年就開始醞釀超級計算機。1977年，鄧小平恢復(fù)工作，在資金不足的情況下，國家還是下決心做。主管部門是國防科委，當(dāng)時主任是張愛萍，由副主任張震寰主管。目標(biāo)是軍民兩用為國家的發(fā)展服務(wù)，當(dāng)時張愛萍還給我們下了軍令狀。

1978年5月召開了方案論證會，通過專家評審，開始立項、研究，命名為“785超級計算機”。后來，張愛萍為其命名為“銀河”。

最初國家為這項任務(wù)安排了2億元人民幣，慈云桂教授帶領(lǐng)我們精打細(xì)算，只花了5000萬元，還包括建科研樓、“銀河”機房的費用。1983年“銀河一號”做成后產(chǎn)生巨大影響，中國成為繼美國、日本之后第三個能研制超級計算機的國家。

《瞭望東方周刊》：“銀河”研制過程中的特點是什么？

周興銘：“銀河”的研制與之前自力更生的路子有所不同，我們瞄準(zhǔn)最先進(jìn)的技術(shù)，充分利用改革開放的條件，國外沒有的或封鎖的，我們自主創(chuàng)新，國外有又不限制的就采用“拿來主義”。

直到現(xiàn)在的“天河”系列，都是按這條道路發(fā)展的。沒有改革開放，不會有“銀河”、“天河”。

5年時間，當(dāng)時技術(shù)骨干月工資只有七八十元，幾乎每天晚上都要加班。“銀河一號”做成后，骨干人員每人發(fā)了幾百元獎金，最后大家都沒要，都捐了出去。

在那些加班的日子，最好的待遇就是每晚12點之后食堂里的免費水餃。吃餃子的待遇一直持續(xù)到“銀河二號”完成。

從70年代開始到90年代初，因工作強度大、伙食太差、營養(yǎng)不足、醫(yī)療條件落后，“銀河”科研團隊有一批年輕人因肝炎、癌、肺病等去世，他們值得我們永遠(yuǎn)懷念。

美國人總是震驚

《瞭望東方周刊》：為什么要研發(fā)“銀河二號”？

周興銘：“銀河二號”非常具有戲劇性。“銀河一號”后，國家沒有繼續(xù)部署新的研究計劃。1986年，國家氣象局給中央寫報告，說要做5至7天以上的中長期天氣預(yù)報，需要10億次級的計算機做數(shù)值計算。

當(dāng)時他們和美國人談判時，對方答應(yīng)賣機器，但是要在機房建監(jiān)控中心，派美國人監(jiān)督使用，中國還要花很多錢支付報酬，并提供生活、居住條件。國家氣象局出于無奈，向中央提出了購買申請。

我們聽說后，聯(lián)名向中央寫信，說我們自己可以做10億次計算機，得到了中央領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)。這樣，國家氣象局和我們簽訂了購機合同，購買經(jīng)費是3000萬元。

但是，當(dāng)時資金少——遠(yuǎn)少于“銀河一號”，性能要求高——“銀河一號”的10倍，技術(shù)難度大——元器件水平只比“銀河一號”提高4倍，任務(wù)艱巨。所以，“銀河二號”是做得最艱苦的。

20世紀(jì)80年代，航天部的導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星等飛行控制系統(tǒng)設(shè)計是否達(dá)標(biāo)需要地面計算機模擬，美國首先做成全數(shù)字仿真計算機。航天部把這個消息帶到了國內(nèi)，希望我們用“銀河”的技術(shù)，實現(xiàn)與美國仿真計算機相當(dāng)?shù)墓δ堋Ｓ谑蔷陀辛?982年到1985年研制的“銀河仿真機”。

美國原來賣給中國每臺機器一百二三十 萬美元，配置也很低。我們做成后，每臺100多萬元人民幣，配置很高。研制成功后，美國人看到報道，非常驚詫。

而之前在1983年國慶節(jié)天安門游行時，圓筒狀的“銀河一號”模型走過天安門廣場，也引起了美國的震驚。他們認(rèn)為圓筒狀說明是抄襲他們的，實際上我們沒有他們?nèi)魏螆D紙，只是根據(jù)他們的廣告宣傳，學(xué)習(xí)了圓形連線短的設(shè)計思想。“銀河一號”許多關(guān)鍵技術(shù)是我們自主創(chuàng)新的，美國沒有。

還是被外國人賺了很多錢

《瞭望東方周刊》：你如何看當(dāng)前中國高性能計算機的發(fā)展情況，以及產(chǎn)業(yè)化、高精尖發(fā)展的兩條道路？

周興銘：經(jīng)過“銀河”問世至今的30年發(fā)展歷程，現(xiàn)在我國呈現(xiàn)出國防科技大學(xué)“銀河”“天河”、北京“曙光”“星云”、無錫“神威”三箭齊發(fā)的格局。

我們的一個重要變化是實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。高性能計算機普遍使用，動力來源于科技發(fā)展和社會進(jìn)步需求。流體力學(xué)計算、天氣預(yù)報、影視制作、汽車設(shè)計、生命科學(xué)信息處理、新藥研究等重大應(yīng)用，都需要高性能計算。隨著網(wǎng)絡(luò)快速擴張發(fā)展及惠及民眾的廣泛應(yīng)用，更多的計算中心、更多的網(wǎng)站需要更多服務(wù)器支持，也需要更多的高性能計算機。endprint