“天河一号”超级计算机揭开神秘面纱

从仅用16小时完成我国最大面积的石油地震勘探数据三维处理，帮助石油企业找寻油气资源，到肩负起中国基因组学“思考大脑”的使命，再到为2012年春晚上“天鹅湖”等节目制作绚烂多姿的背景……“天河一号”———我国目前运行速度最快的超级计算机，正揭开它神秘的面纱，成为推动新兴产业发展的重要创新动力。

超级计算机是世界高新技术领域的战略制高点，是体现科技竞争力和综合国力的重要标志。记者了解到，在“天河一号”正式投入使用前，我国高性能计算资源相对分散，服务对象多为政府、科研单位，未能上升到服务新兴产业，直接为经济建设服务的高度。

“天河一号”的诞生改变了这一状况。国防科技大学研究员徐炜瑕介绍，在科技部2009年正式批准成立首家国家级超算中心———国家超级计算天津中心后，天津滨海新区和国防科技大学加快了项目建设步伐。经过一年多努力，成功研制出我国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”。

“为了这一刻我们等了20多年。”国家超级计算天津中心主任刘光明是“天河一号”发展的见证者。2010年，他代表天河研发团队赴美领取全球超级计算机500强桂冠证书。

“我们仅用7个月时间就完成机房基础建设，4个月完成‘天河一号’的安装与调试，保证了在超算性能最佳的时期得到充分利用，使其成为当前世界上获得广泛应用的最快的超级计算机系统。”刘光明自豪地说。

的确“天河一号”投入使用以来，已对我国科研及经济产生较为重大的影响。它打破了国外在高性能计算核心领域的技术封锁和禁运政策，为解决我国经济、国防、科技等领域的挑战性问题提供了重要手段。

深圳华大基因研究院曾代表我国参与了“国际千人基因组计划”。院长汪建告诉记者，不断涌现的海量数据成为“基因组学”进一步发展的瓶颈，而高性能计算机为这一领域带来了曙光。“使用‘天河一号’，过去要一年才能完成的500人基因信息关联性分析，现在只需三个多小时，对于提升我国的综合国力具有重要意义。”

“天河一号”的出现还大幅提升了我国高新技术在国际上的影响力。目前，欧盟已与天津超算中心开展了高性能计算技术的项目合作，双方将共同研讨未来超级计算机及应用技术的发展，为下一代超级计算技术研发提供指导。

刘光明说，包括德国国家科研机构于利希集团在内的国际企业用户，表示希望借助“天河一号”，逐步摆脱其他国家对其在超级计算机方面的技术控制。

搭建服务平台提高国家科技创新能力

“天河一号”从面向用户看，是一个多领域融合的公共科技服务平台。它自在滨海新区投入使用以来，已服务于“863”计划“973”计划等数十个国家重大重点科技项目，使用对象目前超过300余家，服务对象从中科院、国家气象局、国家海洋局，到中国石油东方物探公司、国家动漫产业示范园等。

“天河一号”对提高科研院所和高校创新能力、促进企业技术创新与产品竞争力发挥了很好的作用，已取得了一批具有国际先进水平的应用成果。其中包括，科技部以及工信部重点支持的全球气候变化研究、中国海洋生态环境研究、与人类健康相关的基因研究和重大新药研发，以及可控核聚变研究等关乎人类生存发展的重大科研项目的研究。

去年6月，在中科院过程工程研究所的实验室里，科研人员利用“天河一号”开展了一项规模巨大的分子动力学模拟，以了解太阳能电池和半导体行业中常用的晶体硅的微观行为，成功创下全球分子模拟计算的世界纪录。

“这次模拟勾画出了约1100亿个原子的微观行为，而之前的纪录是490亿个，运行性能也是其五倍。”研究员葛蔚告诉记者，计算机模拟对于新材料的研究与生产具有非常重要的意义，可最大限度地揭示细节，但成本却比实验要低得多。

金融领域也离不开高性能的计算资源。渣打银行集团东区首席信息官周伟杰说：渣打银行过去一直租用国外超算资源，以满足在金融市场风险分析和金融市场软件模拟测试方面的需要。“与国家超算天津中心的合作，会在风险分析、成本分析、投资组合构建等金融领域为渣打提供帮助，运算的效率也将大幅提高。”

为进一步提升“天河一号”平台的综合应用和技术开发能力，天津超算中心还与天津大学、南开大学、北京大学、中国科技大学合作建设基于云计算模式的天津超算分中心，探索在超算应用领域的协同创新。目前，国家超算天津中心已经与天津大学、南开大学联合申请了多项国家级、省部级重点项目，为北京大学开展了大规模的用户培训。

天津大学分中心负责人于策说“分中心的成立使得双方协同创新成为可能，成为大学重要的创新支撑平台。”

构建产业基地推动新兴产业发展

利用自身的技术和应用优势，国家超算天津中心充分逐步构建起石油地震勘探数据处理、动漫与影视特效渲染、生物医药数据处理、工程设计与仿真、地理信息5个产业基地，“天河一号”正成为推动新兴产业发展的重要力量。

动漫产业被称为是新兴朝阳产业，但同时也是我国产业发展的一块软肋。“我们有中国功夫，也有熊猫，但有自己特色的‘功夫熊猫’在哪里?”成为业界一直以来的困惑。

“天河一号”的出现使得中国影视动漫从技术层面做大做强成为可能。“通过与国家动漫园联手，我们打造了国内规模最大、渲染能力达到900刀片的动漫影视超级渲染中心。”国家动漫园运营方、天津生态城动漫园投资开发有限公司公共技术平台技术总监王一夫表示。

他介绍，一部动画的渲染制作周期有望由4至6个月缩短到一天，而且可同时为8部动漫影视作品提供渲染制作，大大提高了制作效率。借助该平台，已经完成了2011年国产动画电影票房冠军《赛尔号》、日本3D立体动画电影《铁拳》等多个国内外知名作品的制作。

“有了‘天河一号’，电影制作将变得更加高效、快捷，对节省时间和节约预算有很大帮助。”著名导演徐克评论道。

“天河一号”还被广泛应用于生产领域，成为促进企业技术创新、增强核心竞争力的重要支撑。天津一汽夏利公司是“天河一号”的首批用户之一。公司研发中心计算机室主任苏成谦指出，实验室利用“天河一号”为夏利的整车研发数据运算提供服务，已经有多款新车型通过“天河一号”进行了碰撞安全性测试，不但大幅提高了运算速度，而且缩短了整车的开发周期。

与过去背靠天津港发展装备制造、汽车生产、石油化工等传统产业不同，滨海新区围绕以“天河一号”为代表的国内领先的数据存储和计算资源，正在加速构建电子商务产业链。总投资逾2000万美元的搜狐视频总部、中文分类信息网58同城、视频门户酷6网、社交网站开心网等一批业内新一代互联网企业已经在滨海新区扎根。