川觀新聞
2022年10月09日
川觀新聞記者 唐澤文 吳聃
天府新區(qū)興隆湖東南角，一座藍色立方體建筑格外顯眼,。建筑側面,，穿過一個不起眼的門洞,，就進入這棟建筑的內部,。不起眼的“門洞”背后,，卻“藏”著天府最強“腦洞”——國家超算成都中心（以下簡稱“超算中心”）就坐落于此,。一排排黑色服務器整齊安放,，“最強大腦”在這里晝夜“轉動”,。
提及超算中心時,，往往會說到這樣一組數(shù)據(jù)：算力排進全球前十，最高運算速度達10億億次/秒——每秒鐘計算量,，相當于全球76億人每人每秒計算一次,，連續(xù)算上5個月。確實是最強“腦洞”了,。
但這種定量描述方式,，并不能直觀解答這個問題：它到底能用來干啥？
“曾經(jīng)有人用水來比喻‘功夫’,，放在杯子里,，水就是杯子，倒進茶壺中,，它就成了茶壺狀,。我覺得用這個比喻來描述超算中心，也恰當,?！?0月8日，超算中心運行維護部部長李佳佳介紹說,。
在不同使用者眼里,，超算中心有著不同的形態(tài)：有人說，它像一雙明亮的“眼睛”，能讓大家有機會更清晰地仰望星空,；也有人說,，它是一片肥沃的“土壤”，能生長出更有營養(yǎng)價值的口糧……
巴蜀大地上,，這個天府最強“腦洞”,，正在上演一場“變形記”，未來也將有更多可能,。
超算中心是一雙更明亮的眼睛 透過這個“洞孔”,，能更清晰地探索“星辰大海”
成都理工大學行星科學中心辦公室里,，副教授周游的電腦顯示屏上,，兩個球體碰撞在一起。碰撞,、融合,、分裂……劇烈碰撞之后，再重新逐步形成兩個新的球體,。
“每次看到這個過程心中都很感嘆,，宇宙萬物似乎都遵從著一些基本規(guī)律，從毀壞到重生,，先‘破’后‘立’,。”他說,。
而這個看似簡單的過程卻并不簡單——碰撞的過程,，由2000萬個粒子模擬構成。
這是超算中心通過其算力進行的一場月球形成過程的數(shù)字化模擬,。
超算中心最高運算速度達10億億次/秒——每秒鐘計算量,，相當于全球76億人每人每秒計算一次，連續(xù)算上5個月,。超算中心供圖
業(yè)界對月球形成的一個主流說法是：約46億年前,，一顆與火星大小類似的星體，與地球發(fā)生碰撞,，碰撞形成的大量熔巖碎片飄散在地球軌道之內,，經(jīng)過長時間聚集，逐步形成了我們看到的月亮,。
周游所研究的,，就是通過數(shù)字化手段去還原這個推斷。這并非易事,。早在2001年,，國外就有科研工作者對這個假說進行了探索，但受制于當時的算力水平，整個模擬過程只使用了6萬個粒子,。
“要知道,，碰撞過程中產生的各種塵埃、碎片遠不止這個數(shù),，當時的模擬只能看個‘大概’,，而且這個‘大概’還很粗糙?！?/p>
怎么才能看得更精細準確,，提升模擬過程中的粒子數(shù)是關鍵?！斑@個數(shù)量好比圖片的分辨率,，粒子數(shù)越多，分辨率越高,，我們看得越清楚,，模擬得更精確,?！敝苡握f。
提升“分辨率”卻是一件極難的事,?！懊吭黾右粋€粒子，它自身的熱量,、大小,、狀態(tài)的狀況，都會對其自身及周邊的其他粒子造成不同影響,，這就形成了多個變量元素,，給算力增加更多負擔?！边@意味著,，粒子數(shù)的增多，算力要求將呈指數(shù)級增長,。
“這樣說吧,，如果將粒子數(shù)提升到百萬級，用現(xiàn)在最先進的工作站模擬一次碰撞過程,，需要以年為單位計算,。”而周游在最新碰撞模擬中“搞”了一件大事情——把粒子數(shù)提升到了2000萬,。
這個看似不可能的算力任務,，僅耗時3個月就完成了。距離周游辦公室40公里外的天府新區(qū)興隆湖畔，超算中心主體機房內,，800個算力核心為他完成了這次計算服務,，而這只動用了超算中心的極小一部分算力。
其間,，成都理工大學團隊與超算中心的工程師們碰頭數(shù)十次進行軟硬件匹配調試,。“很難想象,，如果就近沒有這樣強大的一個算力體,，我的工作進展將受到怎樣的制約?！敝苡握f,。
在周游看來，超算中心就是一雙更明亮的眼睛,，帶著他們更清晰地探索“星辰大?！薄?/p>
超算中心是一片更聰明的土壤 通過這個“坑洞”,，大食物觀的“種子”自然生長
“我們國家每年要進口一億噸大豆,，這很不安全?！?0月8日,，節(jié)后上班第一天，中國農業(yè)科學院都市農業(yè)研究所首席科學家任茂智早早來到辦公室,。
不要小看這顆小小的大豆,，它既是我們所需要的植物蛋白重要直接來源，又是我們需要的動物蛋白重要轉化來源,?！皳Q言之，我們需要吃它,，我們要吃的畜禽,，也要吃它?！比蚊钦f,。
另一個實際情況是，我國山多平原少,、人多地少——人口占全球比重近20%,，擁有耕地面積占世界9%；淀粉類農作物基本能自給自足,，但80%以上大豆依靠進口,。
如何破解這個問題,，這是農業(yè)科研領域當下的最熱課題之一。在成都,，任茂智想用新的手段來嘗試：把它“算”出來,。
他的團隊正在研究，用單細胞藻類一定程度替代大豆,，成為蛋白質來源,。但應該選擇哪些藻類？如何培養(yǎng)他們,？這兩個簡單的問題背后,，卻是一個龐大的數(shù)學工程。
任茂智說,，一個小小的單細胞螺藻,，擁有30億個基因組堿基對，和人類差不多,?！斑@是一個巨大的數(shù)字，我們要找到關鍵的功能基因,、篩選關鍵基因,、進行比較鑒定，這都需要算力支持,?！?/p>
對此，他充滿了信心,。此前，他借助超算中心“算力”,，對蛋白質結構進行過快速精準預測,。若按傳統(tǒng)方法來解析，一個蛋白質結構就需要耗時數(shù)月甚至數(shù)年,，時間成本巨大,。“依托超算中心搭載的Alphafold2模型,，只花了幾天,，就計算出蛋白質相互作用的過程?！?/p>
他堅信,，這次研發(fā)能對大豆的替代起到不小推進作用。目前,，他們已初步將目標鎖定在一類蛋白核小球藻上,?！鞍凑沾蠖?0%蛋白質含量算，補齊4000萬噸蛋白質,，需要七八億畝耕地,，這要騰出來是很難的?！?/p>
而通過工業(yè)化生產的方式培育蛋白核小球藻,，一畝地上的蛋白質產量，相當于種植1000畝大豆,，這意味著只需要70到80萬畝土地就能完成,。
在任茂智的辦公桌上，擺放的盆景是一黑一白兩盆香菇,?！肮@也是我們通過算法,，找到了控制顏色的基因,，所培養(yǎng)出來的?！比蚊钦f,，超算中心是一片更“聰明”的土壤。在這片土壤的“坑洞”里,，能“生長”出更豐富的口糧,，大食物觀的“種子”也能自然生長。
超算中心是一個更優(yōu)質的生態(tài) 利用這個“腦洞”,，讓“智慧”的力量在這里聚集
“如同農業(yè)時代的水力,，工業(yè)時代的電力，算力是數(shù)字經(jīng)濟時代的核心能力,?！崩罴鸭颜f。
而超算中心這個核心能力的極點,，已經(jīng)將它的能力覆蓋到更廣闊領域——自2020年9月投運以來,，超算中心先后為北京、上海,、廣州,、重慶等35個城市的760余個用戶提供了算力服務，服務領域涵蓋航空航天,、裝備制造,、新型材料、人工智能等30個領域,，包括高海拔宇宙線觀測站等13個國家重大科技基礎設施,、國家級課題,。
目前，中心完成用戶計算任務數(shù)超1900萬個,，協(xié)助招引企業(yè)80余家,。
超算中心最高運算速度達10億億次/秒——每秒鐘計算量，相當于全球76億人每人每秒計算一次,，連續(xù)算上5個月,。超算中心供圖
“從最直接的角度看，超算中心就是一個工具,，一個科學家手中的‘計算器’,。”李佳佳說,。
從意義上看,，超算中心填補了國家超算體系在西部地區(qū)布局的空白，對于提升四川省承接國家重大科技創(chuàng)新和戰(zhàn)略性項目的能力,，聚集高校院所,、科研企業(yè)，吸引領軍型科技創(chuàng)新人才,，加快科研成果的轉化和應用具有重大意義,。
此外，這個經(jīng)科技部同意組建的國家戰(zhàn)略性信息基礎設施和科技創(chuàng)新戰(zhàn)略平臺,，對加快打造全國一體化算力網(wǎng)絡成渝國家樞紐節(jié)點,，讓四川全面融入“東數(shù)西算”工程也具有重要支撐作用。
“從產業(yè)發(fā)展角度看,，超算中心正在營造一個更優(yōu)質的‘數(shù)字經(jīng)濟’生態(tài),。”李佳佳介紹,，超算中心的具體服務,，包含了計算資源、軟件開發(fā),、項目技術、人才培養(yǎng)引進,、計算產業(yè)推廣等5個方面,，目前已和200多家單位建立了合作，CPU計算利用率已超過40%,。
這還是一個更綠色的生態(tài),。
在超算中心的機房內，可以聽見隱約的水流聲,?！斑@是機房服務器的液冷系統(tǒng)在運轉,。”李佳佳介紹,，成都超算中心創(chuàng)新采用全球領先的浸沒式相變液冷技術,，為超算核心設備提供高效換熱，同時最大限度地降低能耗,，相比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能50%,。這種模式每年可節(jié)電5000萬度，節(jié)省電量可供成都市17000個家庭全年使用,。
“也希望能在這個更綠色,、更優(yōu)質的生態(tài)上，找到更多合作伙伴,，我們一起在數(shù)字經(jīng)濟時代里‘腦洞大開’,，為四川經(jīng)濟高質量發(fā)展提供更‘智慧’的助力?！崩罴鸭颜f,。
