神威能否使用？ - 神威太湖之光只能靠跑分“作秀”？其實(shí)有大作用

　　神威太湖之光能否用得起來(lái)？

　　對(duì)于神威太湖之光根本用不起來(lái)的說(shuō)法，其實(shí)只要關(guān)注新聞，就能明白這是徹頭徹尾的謊言。憑借“神威？太湖之光”強(qiáng)悍的計(jì)算性能，國(guó)內(nèi)科研單位在天氣氣候、航空航天、海洋科學(xué)、新藥創(chuàng)制、先進(jìn)制造、新材料等重1要領(lǐng)域取得了一批應(yīng)用成果——由中科院軟件所、清華大學(xué)和北京師范大學(xué)申報(bào)的“全球大氣非靜力云分辨模擬”課題，由國(guó)家海洋局海洋一所和清華大學(xué)申報(bào)的“全球高分辨率海浪數(shù)值模式”課題，由中科院網(wǎng)絡(luò)中心申報(bào)的“鈦合金微結(jié)構(gòu)演化相場(chǎng)模擬”課題分別入圍了戈登貝爾獎(jiǎng)，使中國(guó)在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)零的突破。戈登貝爾獎(jiǎng)是高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)，神威太湖之光用事實(shí)說(shuō)明，完全自主研發(fā)的超算不僅可以用起來(lái)，還能用的好。

　　另外，筆者介紹幾個(gè)神威太湖之光的具體應(yīng)用：

　　應(yīng)用一：基于國(guó)產(chǎn)平臺(tái)的國(guó)產(chǎn)地球系統(tǒng)模式。

　　公共地球系統(tǒng)模式是一個(gè)MPMD的大型并行系統(tǒng)，經(jīng)歷了30年的建立與發(fā)展，核心代碼量超過(guò)150萬(wàn)行，是目前全球使用最廣泛的地球模式，也是高性能計(jì)算的傳統(tǒng)應(yīng)用。CESM計(jì)算模式多樣，各個(gè)部分并不相同，對(duì)計(jì)算機(jī)器以及并行算法都有不同要求，在移植、加速以及優(yōu)化算法等方面都具有較高的挑戰(zhàn)。清華大學(xué)地學(xué)中心、清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系為了將代碼量巨大的CAM模式擴(kuò)展到神威系統(tǒng)的百萬(wàn)計(jì)算核上，對(duì)公共大氣模式CAM的代碼重構(gòu)與性能優(yōu)化設(shè)計(jì)了與神威系統(tǒng)計(jì)算、存儲(chǔ)模型相匹配的計(jì)算代碼，有效地提高了計(jì)算性能。與純主核版本相比，同時(shí)使用主、從核的優(yōu)化程序能取得22倍的性能提升。通過(guò)使用24，000個(gè)主核以及1，536，000個(gè)從核，全球范圍25公里分辨率的模擬速度可以達(dá)到2.81模式年/天

　　應(yīng)用二：航天飛行器統(tǒng)一算法數(shù)值模擬。

　　國(guó)家計(jì)算流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室基于”神威·太湖之光“超級(jí)計(jì)算機(jī)，對(duì)”天宮一號(hào)“飛行器兩艙簡(jiǎn)化外形（長(zhǎng)度10余米、橫截面直徑近3.5米）隕落飛行（H=65km、62km、Ma=13）繞流狀態(tài)大規(guī)模并行模擬，使用16，384個(gè)處理器在20天內(nèi)便完成常規(guī)需要12個(gè)月的計(jì)算任務(wù)，計(jì)算結(jié)果與風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，為”天宮一號(hào)“飛行試驗(yàn)提供重要數(shù)據(jù)支持。

　　應(yīng)用三：納米線(xiàn)熱導(dǎo)率的大規(guī)模分子動(dòng)力學(xué)模擬

　　低維納米材料由于具有許多獨(dú)特的光、熱、電、磁等性質(zhì)，已成為當(dāng)前材料領(lǐng)域研究的重要方向。當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)測(cè)量技術(shù)在處理納米尺度傳熱時(shí)遇到許多困難，實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果會(huì)存在較大的偏差。分子動(dòng)力學(xué)（NAMD）模擬方法能夠細(xì)致刻畫(huà)院子振動(dòng)周期內(nèi)的微觀過(guò)程，已經(jīng)成為研究低維納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性質(zhì)的主要手段。非平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬（NEMD）由于類(lèi)似于直接的實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并且模擬收斂快，計(jì)算效率高，能夠處理像納米線(xiàn)、多晶這樣的不均勻結(jié)構(gòu)，因此得到廣泛應(yīng)用。

　　中科院過(guò)程所利用“神威·太湖之光”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的大規(guī)模并行計(jì)算能力，模擬體系原子數(shù)目達(dá)到了了20億量級(jí)，單一方向空間特征尺度達(dá)到500微米以上，從而可以考察低維納米材料力學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)的一些臨界尺寸效應(yīng)。計(jì)算取得了良好的性能，有效擴(kuò)展到122，880個(gè)主核，共計(jì)798萬(wàn)個(gè)計(jì)算核心，并達(dá)到了70%的并行效率。

　　除上述介紹的應(yīng)用之外，還有基于受體庫(kù)的藥物結(jié)合能力研究與生物大分子的分子動(dòng)力學(xué)模擬、島礁建設(shè)浮式平臺(tái)的移植與優(yōu)化、真實(shí)感動(dòng)漫渲染系統(tǒng)研究與應(yīng)用等具體應(yīng)用。在最近曝光率非常高的深度學(xué)習(xí)方面，無(wú)錫超算中心和北郵合作，實(shí)現(xiàn)在SW26010芯片上，對(duì)占卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)90%計(jì)算時(shí)間的卷積層操作進(jìn)行深度優(yōu)化，相比今年八月份的工作有26%的性能提高，在SW26010單核組上還實(shí)現(xiàn)了智能圍棋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正向傳播過(guò)程。..。..從上述例子可以看出，神威太湖之光不僅擁有可以用來(lái)爭(zhēng)奪戈登貝爾獎(jiǎng)的應(yīng)用，還有科學(xué)研究和商業(yè)用途的超算渲染方面發(fā)揮著巨大作用。

　　結(jié)語(yǔ)

　　雖然有觀點(diǎn)認(rèn)為不能過(guò)度看中Linpack成績(jī)，但考慮到Linpack在科學(xué)計(jì)算中的實(shí)際價(jià)值，以及至今沒(méi)有可以替代Linpack的權(quán)威測(cè)試，超算的Linpack成績(jī)依然非常具有借鑒意義，從這個(gè)角度上講，將神威太湖之光全球最強(qiáng)超算的冠冕當(dāng)之無(wú)愧。雖然神威太湖之光并沒(méi)有在所有的測(cè)試中獲得第一，但這并非是可以詆毀神威太湖之光的理由——以神威太湖之光在一些測(cè)試中僅奪得第二名、第三名就否定這臺(tái)100P超算，這種否定方式絕不是科學(xué)的態(tài)度。