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最快超算、中国第一个戈登贝尔奖,神威.太湖之光强在哪里?

2020-11-04 11:35:32 admin 0

11月14日,新一期全球超级核算机500强(TOP500)榜单在美国盐湖城公布,我国威风太湖之光蝉联冠军,由国防科大研发的“银河2号”屈居亚军。


11月17日,在美国盐湖城召开的全球超级核算大会(SC2016)上,由中科院软件所杨超和清华大学核算机系薛巍、地球体系科学研究中心付昊桓等共同领导的团队所完结,运转于威风太湖之光的使用 “千万核可扩展大气动力学全隐式模仿”获得戈登贝尔奖,完成了该奖兴办30年来我国在此大奖上零的突破,打破了西方国家对该奖项的独占。 


最快超算、我国榜首个戈登贝尔奖,威风.太湖之光强在哪里?


(获戈登贝尔奖)


为何说威风太湖之光是世界榜首?


威风太湖之光之所以荣获TOP500排行榜冠军,原因在于其Linpack成果无与伦比。


Linpack指的是矩阵求解,在科学核算中把实践问题笼统成方程组,然后离散成矩阵核算矩阵倍,代表的是传统的以矩阵为基础的数值核算办法,常用于理科和工科的数值求解和数值模仿。那么为何超算大多以Linpack测验成果论凹凸呢?


原因就在于许多科学核算模型都包含了矩阵求解,比如解微分方程,因此在超算使命中具有不可取代性——像辐射流体力学便是求解微分方程,而核爆炸模仿其实便是辐射流体力学+蒙特卡洛预测,雷达截面的矩量法核算也有赖于解微分方程,业内专家还告诉笔者“现在的深度学习算法的中心算法与Linpack的是一个”.......


因此,Linpack测验并非是一些跑分软件那样:不服跑个分,而是真实具有实战价值的测验。  


Linpack功率指的是实践核算时的次数除以理论核算,举例来说,威风太湖之光的理论功能为125.4 PFlops,Linpack浮点功能93PFlops,Linpack功率为74.16%。那么,威风太湖之光Linpack测验成果到底怎么呢?咱们做一个对比:


TOP500排行榜首,我国,威风太湖之光,理论功能125.4PFlops,Linpack双精浮点功能为93PFlops,Linpack功率74.16%;


TOP500排行第二,我国,银河2号,理论功能54.9Pflops,Linpack双精浮点功能33.8PFlops, Linpack功率61.5%;


TOP500排行第三,美国,泰坦,理论功能27 Pflops,Linpack双精浮点功能17.6 PFlops,Linpack功率为65.19%。


这儿要阐明一点,便是超算的规划越大,Linpack测验功率的提高就越难——规划大到如必定程度,维持一段时间的稳定运转是十分难的,何况是太湖威风之光93PFlops的高功能。而威风太湖之光在Linpack测验功能是美国超算泰坦5倍以上的情况下,Linpack测验功率大幅领先于泰坦,这就十分可贵了!


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威风太湖之光用不起来?


因为选用异构核算的原因,会导致在编程上比较费事,不像日本京那样的同构超算在编程上便利——因为异构编程需要提早预知模型并做特别优化,并且许多使用未必适合异构模型,使得选用异构核算的超算对于编程和优化的要求更高,进而使一些媒体认为威风太湖之光只能用来跑分刷TOP500排行榜,是用来做政绩工程的大花瓶。但实践情况恐怕并非如此。关于这一点,3个使用入围戈登贝尔奖,一个使用荣获戈登贝尔奖便是最好的回击。


戈登贝尔奖是由美国核算机协会颁布的奖项,奖金1万美元,由高功能核算的前驱GordonBell供给,旨在奖赏在高功能核算使用方面获得杰出成就。与TOP 500、TOP100着眼于超算Linpack成果不同,戈登贝尔奖更着重于高功能核算的核算使用。


在银河2号和威风太湖之光接连多年强占TOP500榜首的情况下,在功能上冠绝全球已经不再是我国工程师们瞄准的榜首方针,有了高功能的超算怎么将超算充沛用起来才是迫切要完成的方针,并且在超算使用范畴,我国和西方仍是有必定差距的——工程仿真范畴以商业软件多,并且这当中大多是国外软件,这些国外软件不仅价格特别昂贵,并且并行规划受限,有些模块国外是禁运的,有些能够用于军工的软件也禁止出售给我国。也正是在使用上存在必定差距,在曩昔几十年里,戈登贝尔奖一向被西方国家独占。而本次荣获戈登贝尔奖,对我国高功能核算而言则是里程碑性的成果。


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获奖使用意义几何?

“千万核可扩展大气动力学全隐式模仿”是一种新的用于大气动力模仿的高可扩展全隐式求解算法和软件,榜首次在有用时间尺度完结了网格分辨率小于500米的大气模仿。网格分辨率小于500米是什么水平呢?日本的天气预告、灾祸预告很准,原因就在于日本的形式水平分辨率最高已经达到了870米,在“千万核可扩展大气动力学全隐式模仿”面世前,这是十分高的水平。而国内科研团队在使用威风太湖之光后,能够将网格分辨率做到比日本最高水平还要精确仅一半。


在技术上,“千万核可扩展大气动力学全隐式模仿”也完成了使用与算法两个层面完成了重大突破:


在使用层面,榜首次证明了全隐式求解办法是构建未来超高分辨率大气形式一种有竞争力的选择,该大气动力进程的模仿速度较美国下一代大气模仿体系(GFDL开发的AM3非静力大气形式)的核算功率提升近1个数量级,未来可使用于高分辨率气候模仿和高精细数值天气预告,提升预估、预告精度。


在算法层面,完成了现在世界上榜首个可扩展到千万核、峰值功率超越6%的隐式求解器,较2015年戈登贝尔奖获奖作业在并行度和峰值功率均提升一个数量级,未来在航空、地学、动力等范畴的挑战性核算问题中有着广阔的使用前景。


最快超算、我国榜首个戈登贝尔奖,威风.太湖之光强在哪里?


(“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模仿”中心算法)


此外,“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模仿”能应对可能性低但破坏性大的极点天气,全面提高我国应对极点气候事件和自然灾祸的减灾防灾能力,尽可能保护人民产业安全免受突发性极点恶劣天气的损害。