超算力量|“神威·太湖之光”:“速度”与“应用”兼具

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2021年11月19日,在全球超级计算大会(SC21)上,国家超级计算无锡中心、之江实验室、清华大学、上海量子科学研究中心等单位,基于新一代“神威·太湖之光”超级计算机,联合研发的神威量子模拟器(SWQSIM)摘得2021年度ACM“戈登·贝尔”奖。

超算力量|“神威·太湖之光”:“速度”与“应用”兼具

获奖项目:弥合“量子霸权”:使用新神威超级计算机实现随机量子电路的实时模拟

“戈登·贝尔”奖是高性能计算应用最高奖,设立于1987年,由美国计算机协会在每年11月召开的超算领域顶级会议(SC)上颁发,旨在奖励时代前沿的并行计算研究成果,特别是高性能计算创新应用的杰出成就,被誉为“超级计算应用领域的诺贝尔奖”。与TOP 500着眼于高速计算硬件性能不同,“戈登•贝尔”奖更注重于高性能计算应用水平。

作为大国重器,“神威·太湖之光”自问世以来就发挥着无可比拟的作用,成为国家综合科研实力和科技发展水平的重要体现。不论是服务国家战略,还是产业应用、社会民生,“神威·太湖之光”都展现了强大的实力,让有限的计算变成无限的可能。

“神威·太湖之光”介绍

发布于2016年6月的“神威·太湖之光”由国家并行计算机工程技术研究中心研制,落户于国家超级计算无锡中心,由清华大学负责运营。

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“神威·太湖之光”整机采用高密度运算超节点和高流量可扩展复合网络架构,实现全系统高效可扩展与并行运行;采用层次包容、分级自治的软硬协同容错体系,实现整机系统的高可用;运用面向典型应用和机器结构的编译优化、自适应精细平衡调度等技术,实现应用软件的高效运行。

超算力量|“神威·太湖之光”:“速度”与“应用”兼具

“神威•太湖之光”的系统峰值性能12.5亿亿次,持续性能9.3亿亿次,性能功耗比每瓦特60.5亿次,2016~2017年,连续四次获评世界第一。国家超级计算无锡中心主任杨广文作了一个形象的比喻:它1分钟的计算能力,需要全球72亿人同时用计算器不间断计算32年。

“神威·太湖之光”的应用

2016年起,“神威·太湖之光”与多家高校、研究机构、海内外企业开展合作,内容涉及天气气候、地球科学、海洋环境、材料设计、生物制药、航空航天、图计算、量子计算、生命科学、天体物理等众多行业。

在航空航天领域,国家超级计算无锡中心联合中国航空航天的相关研究机构,共同完成了C919大飞机多种飞行状态的模拟,完成C919大型客机低速大攻角深失速特性的精细数值模拟。计算网格规模由千万网格提升到两亿网格,计算时间缩短到10小时以内,大大减少风洞试验次数、降低设计成本,对C919大型客机气动设计工作具有重要的指导意义。

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在生物医药领域,中科院上海药物所利用优化后的DOCK虚拟药物筛选软件,使用40个申威16010处理器在4天内完成寨卡病毒的虚拟药物筛选(若使用实验室128个CPU的SGI Origin3800进行同等规模分子对接工作,需要超过四年的时间才能完成),极大地提高了工作进度,为相关研究节省了大量宝贵时间。

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图为恶性肿瘤靶标B-Raf激酶与药物在原子水平上的相互作用

在地球与宇宙科学领域,“神威·太湖之光”也颇具神威。2017年,由清华大学、山东大学、国家超级计算无锡中心、南方科技大学共同研制完成的“非线性大地震模拟”实验,借助“神威·太湖之光”的强大计算能力,首次成功实现了唐山大地震过程的精准模拟。这一过程对于科学家了解地震的发生和传播规律具有重要的意义。这一实验荣获了2017年国际高性能计算应用领域的最高奖“戈登•贝尔”奖。

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唐山大地震模拟结果图

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获奖团队现场颁奖

在船舶工程领域,国家超级计算无锡中心联合中船重工第702研究所,基于神威平台共同开发了通用精细流场求解的计算流体软件,与国外的船舶商业软件相比提速近千倍,百亿以上网格的超大规模计算问题可以在24小时以内获得结果,大大满足了船舶的设计需求。

总结

“神威·太湖之光”在国家超级计算无锡中心完成部署并投入运行以来,以每秒超十亿亿次的浮点峰值计算能力、超千万核心的并行规模,吸引了国内外大批顶尖团队开展应用研发,目前已完成20多个领域,22个千万核整机应用,200多项百万核心的大型问题的求解任务,取得了多项重大应用成果。

未来,“神威•太湖之光”将会在越来越多的科学研究、科技创新中大显“神威”,超算应用也将更多地用于解决日常生活中的种种难题,让更多的人感受和共享我国超算领域发展的硕果。

为应对先进制造业对于高性能仿真的需求,国家超级计算无锡中心基于“神威 • 太湖之光”超级计算机的强大算力,面向工业制造领域,提供高保真、高性能的工业仿真解决方案——神工坊,可以为企业提供在线高性能仿真仿真应用高性能改造与开发仿真咨询与应用定制服务文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-458066.html

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