成為超算強(qiáng)國(guó),中國(guó)面臨的三大挑戰(zhàn)

一年一度的全球規(guī)模最大的超算盛會(huì)—ISC2019即將在德國(guó)法蘭克福召開(kāi)，會(huì)上將公布全球超算TOP500排行榜。

近年來(lái)，中國(guó)超算取得了舉世矚目的進(jìn)步，不僅有“天河二號(hào)”“神威·太湖之光”連續(xù)5年雄踞全球超算Top500榜首，還在2016~2017年連續(xù)兩年摘得“戈登貝爾獎(jiǎng)”。

但在取得輝煌成績(jī)的背后，我們也應(yīng)清醒的意識(shí)到，中國(guó)距離真正意義上的超算強(qiáng)國(guó)還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走。

細(xì)究超算技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀，我國(guó)在超算能耗、軟件應(yīng)用、人才等方面，有一系列待補(bǔ)齊的短板，如果不能克服這些挑戰(zhàn)，在超算領(lǐng)域，都不能算作真正意義的強(qiáng)大。

挑戰(zhàn)之一：能耗考驗(yàn)，無(wú)法回避之題

我國(guó)超算系統(tǒng)曾因耗電量巨大陷入爭(zhēng)議漩渦：一個(gè)十萬(wàn)億億次的超算中心能耗甚至相當(dāng)于一個(gè)小型核電站；國(guó)內(nèi)某超算中心的年耗電量約為2億度，電費(fèi)超過(guò)1億元。

未來(lái)，隨著數(shù)據(jù)量不斷激增，計(jì)算力進(jìn)一步提升到百億億次、千億億次超算，“功耗墻”更將是一道難以逾越的挑戰(zhàn)，降低能耗成為HPC發(fā)展的趨勢(shì)。

挑戰(zhàn)之二：“軟實(shí)力”不足，如何解碼困局

國(guó)外的專家曾經(jīng)質(zhì)疑過(guò)中國(guó)超算“僅僅為了跑分”、“用不起來(lái)”，此觀點(diǎn)有失偏頗。

在國(guó)家相關(guān)政策支持下，我國(guó)先后重點(diǎn)支持了物理化學(xué)、天文、氣候氣象、生物醫(yī)藥、新能源、流體仿真、大飛機(jī)、石油勘探地震成像等領(lǐng)域的超級(jí)計(jì)算應(yīng)用，推動(dòng)并研制出一批知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行業(yè)應(yīng)用軟件。近年來(lái)，受惠于“互聯(lián)網(wǎng)+”政策和國(guó)內(nèi)幾家互聯(lián)網(wǎng)大廠的資金人才優(yōu)勢(shì)，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能領(lǐng)域的超算應(yīng)用也發(fā)展迅猛。

但整體而言，我國(guó)超算軟件應(yīng)用領(lǐng)域還是較窄，民用商業(yè)軟件發(fā)展滯后，廣泛的民生領(lǐng)域應(yīng)用有待開(kāi)發(fā)。超算應(yīng)用“陽(yáng)春白雪”問(wèn)題仍然有待解決，超算的社會(huì)效益和社會(huì)貢獻(xiàn)還沒(méi)有充分發(fā)揮出來(lái)。

挑戰(zhàn)之三：人才不足，亟需突破專業(yè)瓶頸

超算人才嚴(yán)重不足，成為我國(guó)超算發(fā)展路上一大掣肘。據(jù)HPC wire近期報(bào)道，“高性能研究計(jì)算機(jī)的專業(yè)性人才需求量很大，一些以大學(xué)為中心的研究所，職位空缺幾個(gè)月甚至幾年”，中國(guó)超算行業(yè)面臨同樣的窘境。

超算領(lǐng)域人才“既要懂計(jì)算機(jī)編程、又要熟悉應(yīng)用領(lǐng)域”的天然高門檻，讓年輕后備人才望而卻步。我國(guó)超算應(yīng)用軟件的研發(fā)人員大部分分散在一些小的實(shí)驗(yàn)室、研究所，或者依附在以硬件研發(fā)為主的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，僅在核物理、石油、氣象、地球物理等個(gè)別領(lǐng)域建有專門的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，但是未形成合力。學(xué)科人才和資源發(fā)展不均衡，導(dǎo)致研發(fā)方向和人才隊(duì)伍發(fā)展受阻。

超算強(qiáng)國(guó)前路漫漫 怎能朝夕之間到達(dá)終點(diǎn)

羅馬不是一日建成的，中國(guó)超算產(chǎn)業(yè)短板的彌補(bǔ)，也不能期待一蹴而就。目前，國(guó)內(nèi)有部分單位、企業(yè)，在缺乏宏觀規(guī)劃的情況下，盲目投入大量人力物力財(cái)力發(fā)展超算，不僅不能解決問(wèn)題，還會(huì)造成超算資源浪費(fèi)。

正如人的成長(zhǎng)，不能缺少生理發(fā)展的每個(gè)階段一樣，技術(shù)的發(fā)展，也需要每一步都穩(wěn)扎穩(wěn)打，不能急功近利。發(fā)展超算，是場(chǎng)“持久戰(zhàn)”，應(yīng)戒驕戒躁，不能抱希望于走捷徑。廣大地方單位及企業(yè)應(yīng)加大發(fā)展關(guān)鍵領(lǐng)域核心技術(shù)打造，加強(qiáng)自主創(chuàng)新和開(kāi)放創(chuàng)新，以創(chuàng)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)超算中心性能提升，節(jié)能降耗；在軟件應(yīng)用層面，應(yīng)以應(yīng)用需求為主線，結(jié)合產(chǎn)業(yè)和用戶迫切需求進(jìn)行技術(shù)研發(fā)布局，與用戶協(xié)同開(kāi)展研發(fā)，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，讓超算實(shí)現(xiàn)“平民化”，惠澤于民；高校、企業(yè)聯(lián)合培育超算人才，加大課程體系建設(shè)和社會(huì)實(shí)踐機(jī)會(huì)，以滿足行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)需求。

“不積跬步無(wú)以至千里”，只有中國(guó)超算企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、高校等單位腳踏實(shí)地、共同集中精力克服超算短板，逐步完善中國(guó)高性能計(jì)算生態(tài)環(huán)境，才能夠推動(dòng)中國(guó)超算可持續(xù)發(fā)展，使中國(guó)成為真正的科技強(qiáng)國(guó)。