ZT国防科大已经启动了万万亿次超级计算机技术的研究

（中国）《瞭望新闻周刊》   (2009-11-25)
http://www.zaobao.com/wencui/2009/11/liaowang091125p.shtml
超级计算机代表着当代信息技术的最高水平，是一国科技实力的重要标志。中国正在迎头赶上，并逐步跻身世界先进行列

　　文/《瞭望》新闻周刊记者白瑞雪

　　“那感觉就像是在奥运会拿了一块大大的奖牌，可惜没有奏国歌。”39岁的中国国防科技大学教授王宝生上台领取“No.1inAsia”（“亚洲第一”）的证书时，激动得差点忘了自己即将发表的获奖感言。

　　北京时间11月18日9时许，在美国西部城市波特兰举行的超级计算大会上，国际TOP500组织发布了第三十四届全球超级计算机前500强排行榜。这一榜单上，中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”名列全球第五、亚洲第一。

　　在公布全球排名的同时评选出各大洲正在使用的速度最快的计算机，是TOP500排行榜近年来的惯例。然而这一次，在王宝生看来，他捧在手中的“亚洲第一”含金量远远高于其他大洲的“第一”——其他各大洲的“第一”都是来自美国的产品，只有“亚洲第一”贴着一个醒目的标签：MadeinChina（中国制造）。

　　一堆美国机器里“杀”出的

　　中国“黑马”

　　从1993年起，作为对全球已安装的超级计算机进行排名的权威机构，国际TOP500组织以计算机实测速度（Linpack测试值）为基准，每年两次发布世界上最快的500台超级计算机。位居排行榜前几位的系统，代表着高性能计算的顶尖水平。

　　新一届排行榜爆出了两大新闻。一是被奉为超级计算机“祖宗”的Cray公司终于凭借“美洲虎”（Jaguar）取代了长期霸占榜首的IBM，二是中国的计算机历史性地“杀”进了世界前五。

　　在大会的开篇发言中，TOP500的创始人HansMeuer用“令人惊奇”来形容“天河一号”。会后与王宝生交流时，他再次感慨，中国的计算机能进入历来被美国机器占据的前几名，“非常不简单”。

　　这台计算机的开发者是中国军队工程与技术最高学府——国防科技大学。26年前，同样是这所大学研制的中国第一台亿次计算机“银河一号”，使中国成为继美、日等国之后能够独立设计和制造巨型机的国家。

　　“天河一号”的峰值速度和实测速度分别为每秒钟1206.19万亿次和563.1万亿次。全球第五的位置，也是中国的超级计算机在国际上的历史最好成绩。在全球前10台最快的超级计算机中，这是唯一的非美国产品。

　　世界超级计算机前几名，甚至前十几名的争夺，通常都是毫无悬念地在美国人之间进行。在最新的全球前500强计算机中，部署在美国的机器占全球的55.4%，而仅是由IBM和惠普两家美国巨头制造的机器就多达394台，占全球的78.8%。

　　“超级计算机代表着当代信息技术的最高水平，是一国科技实力的重要标志。”国防科技大学校长张育林说，“天河一号”的问世表明，虽然美国在高性能计算领域保持着绝对领先优势，但中国正在迎头赶上，并逐步跻身世界先进行列。

　　清一色的“美国制造”中出现了一匹中国“黑马”，代表国防科大前去领奖的王宝生感受到了世界的瞩目。

　　“很多人向我提问，想了解‘天河’的技术特别是体系结构方面的细节，主办方也追着邀请我们大学参加明年上半年在德国举行的国际超级计算大会。”王宝生说，来自肯塔基大学和IBM公司的几位华人科学家还特意告诉他，“天河”让身在海外的华人备感自豪。

　　“这一步是不是跨得太大了？”

　　2008年6月亮相的IBM“走鹃”（Roadrunner），把世界超级计算机的速度从百万亿次带入了千万亿次时代。

　　在中国瞄准千万亿次机器的2006年，“走鹃”还没有诞生，国产超级计算机的速度也刚刚突破10万亿次。

　　“巨型机的发展规律是每10年性能提高1000倍。2000年的国际先进水平是1万亿次，到2010年肯定会达到千万亿次。要占领制高点，必须尽快开始研制千万亿次计算机。”国防科技大学副校长杨学军回忆说。

　　然而，研制却是在争论中起步的。

　　“能不能做出来？毕竟当时的技术水平是有限的。另一方面，即使做出来了，能不能用得上？因为当时没有今天这么多的应用需求。有人质疑，从10万亿次到千万亿次，这一步是不是跨得太大了？”科技部高新技术与产业化司信息处处长强小哲回忆说。

　　争论还在持续，但国家战略不容等待。

　　2006年出台的863计划“高效能计算机及网格服务环境”项目，制定了“先研制两台百万亿次机、再研制一台千万亿次机”的“两步走”战略。

　　几乎是在中国著名计算机制造商曙光和联想公司开始研制百万亿次机的同时，国防科大启动了千万亿次机的技术预研。

　　从十万亿次到百万亿次是量的变化，千万亿次则到了质的变化，这是业界的共识。但，究竟走一条什么样的不同于此前所有机器的技术路线，同样引发了激烈的争论。

　　2007年夏天，国防科大的论文《64位流处理器体系结构研究》在美国举行的国际计算器体系结构年会上引起轰动。这是近十几年来中国内地学者首次独立在这一顶尖水平会议上发表的成果。正是这一成果，确定了异构结构的可行性。

　　第二年6月，当“走鹃”在TOP500排行榜上惊艳登场时，人们发现，中外科研人员用异构体系打造千万亿次机的思路惊人地一致。

　　中国“天河”采用异构还是非异构体系的争议，就此平息。

　　“‘天河一号’和‘走鹃’虽然都是异构，但‘天河一号’是第一台把CPU和GPU（加速处理器）混合的计算机。传统上，CPU是用来计算的，GPU是用来读取图形和视频的。但我们让CPU和GPU协同进行计算工作，这是一条世界上全新的路子。”国防科大计算机学院院长廖湘科说。

　　由于GPU比CPU便宜得多，采用CPU和GPU混合构建的“天河一号”还具有国际领先的性价比。少花钱、多办事既是中国特色，也是全世界的普遍诉求。

　　就在这台计算机即将从图纸设计进入工程研制时，第一个用户与合作者浮出水面。

　　2008年初，国防科大与天津滨海新区决定，共建以千万亿次计算机为业务主机的国家超级计算天津中心。

　　这是军队科研成果与民用平台的结合，更是军队创新力量与国家创新体系的融合。中国首台千万亿次超级计算机从此有了一个响亮的名字：“天河一号”。天河，寓意着天津与“银河”计算机诞生地之间的合作。

　　2009年10月，“天河一号”宣布研制成功，比预计时间提前了一年。

　　据国家超级计算天津中心主任刘光明介绍，目前，“天河一号”已经接到了中海油、胜利油田、天津地区的生物医药研究机构、一些中等规模企业以及三星、LG等外企的使用意向。

　　“没有想到，千万亿次的需求会来得这么快。科技工作总要提前一步，现在回头看，我们当时迈出这一步是非常明智的。”强小哲说。

　　“三个和尚不一定有水喝”

　　“造一个速度快的CPU容易，难的是造一个速度快的系统。”“世界超级计算机之父”西摩·克雷的名言，在中国文化里有着一句对应的俗话：一个和尚有水喝，三个和尚不一定有水喝。

　　6144个CPU、5120个GPU组成的11264个计算部件，就是科研人员们为“天河一号”选定的“和尚”。怎样让“和尚”们共同挑到尽量多的“水”、让“1+1”的结果尽量接近“2”？这是第一大难题。

　　第一次测试，GPU只能发挥出20%的计算效能。这是国际上公认的正常水平，但“天河”的科研人员不甘心。

　　2009年4月，负责性能优化工作的七八个人来到长沙郊外的一个宾馆进行封闭式攻关——他们把这称作“闭关”。

　　“每过一个星期，GPU的计算效能都可以提高1到5个百分点。到6月底‘出关’时，涨到了58%。”一位科研人员告诉记者。

　　回到学校，每个人一见他就问：涨了多少？

　　9月7日的动员大会上，张育林向“天河”团队发表了一席富有军队特色的讲话：“在年底前坚决完成千万亿次计算机攻关任务，让银河的凯歌再次在神州大地上奏响，让银河的光彩又一次闪亮寰球，决战的时刻到来了！”

　　那时，GPU的计算效能发挥到了60%。一个多月后当“天河一号”向世界揭开神秘面纱时，数字攀升到了70%。

　　这是一个刷新世界纪录的数字。张育林透露说，生产GPU的国外厂家很受鼓舞，要求与科大联合开展进一步的研究。

　　也正是这个数字，让全机的实测性能得以位居世界第五。

　　事实上，在这台由1000多万个元器件组成、占地近千平方米的庞大计算机内部，即使是看似不起眼的小问题，也可能影响全系统的效能。

　　国防科大教授窦文华告诉记者，“银河一号”研制期间，一位高级设计师用尺子和剪刀，花了三个月把几万根线按照最优化的长度剪齐，使全机的效率提高了10%。

　　今天，自动化早已取代手工制造，但“细节决定成败”的定律丝毫没有改变。

　　廖湘科举例说，科研人员在调试机器时发现，GPU常常会死机。折腾了半天终于找到原因：GPU的散热通道窄了。还有一次，主板测试时好好的，一装上就没法工作。科研人员们费尽工夫才发现，原来是主板上一根细线插入机柜时被卡槽弄断了……

　　深灰色的机柜、银色的“刀片”、红绿的信号灯……“天河一号”充满现代感的外观，也是不忽视细节的科研人员们精心挑选的结果。

　　“外观能体现整个工程的品质，并且为用户提供一个舒适的人机交互界面。”“天河一号”工程办公室主任李楠说，与“银河”系列计算机“做得结实就行”的要求不同，“天河一号”的机柜造型和工艺设计交给了一家手机外壳制造商。

　　“我们提出的要求是，要像手机一样精致。”李楠说。

　　经过从内到外的“修炼”，“天河一号”除了性能高居世界第五之外，还具有低能耗、高性价比、高安全、易使用的“中国特色”。

　　“欢迎各位使用‘天河一号’，欢迎来中国参观天津超级计算中心。”在超级计算大会上，王宝生向全世界发出了邀请。

　　“中国的人才是抢不走的”

　　“天河一号”的研制团队由200多人组成，平均年龄36岁。

　　“高性能计算机是年轻人的事业。他们思维敏捷、具有创新精神、知识更新快，能够紧跟世界高技术日新月异的发展。”国防科大政委徐一天说。

　　发端于中国第一所高等军事工程技术学院——“哈军工”的国防科大，有着年轻人才辈出的传统。现任校长的张育林在1983年成为获得国际宇航联合会“曼林”航天奖的第一位中国人时，还是一位年仅25岁的研究生。杨学军担任“银河三号”总设计师时，也不过31岁。

　　国防科大计算机学院的前身是中国第一个计算机系。从“银河”到“天河”，在这里，你能清晰地看到中国巨型计算机事业前行的脉络。

　　如果说数十年的技术积淀和“计算机+多学科”的融合优势是“银河”赋予“天河”的技术财富，“胸怀祖国、志在高峰、奋勇拼搏、无私奉献”的“银河精神”，就是“天河”团队，也是中国科研人员永远的精神高地。

　　在中国还没有自己的巨型机的岁月里，外国提出，即使卖给中国，也要把机器放在一个中国人不能进入的玻璃屋里接受他们的监控。

　　中国的超级计算机研制，就是在这样“争口气”的决心中艰难起航。

　　曾任“银河一号”工程自动化组组长的李思昆回忆说，“文革”刚刚结束，被称为“银河之父”的慈云桂教授就带着人开始研制当时只有美国和日本能做的亿次机。

　　“我们吃在工厂，睡在工厂。很多人说，‘文革’耽误了10年，现在机会来了，我会拼命地干。当时的加班费是一个晚上两毛钱，我让大家登记领钱，结果没一个人愿意领。”李思昆说，“现在的条件好多了，但年轻人不怕苦累、艰苦奋斗的精神没有丢，我非常欣慰。”

　　精神从来不是抽象的。国防科大计算机学院政委周建设信手拈来“天河”团队的故事：在“闭关”半年期间，一位科研人员买给孩子的玩具，几个月后才送回家；一个小伙子做了手术，不能站立也不能坐太久，就跪着干活；新郎突然接到命令出差，新娘只好一个人举行婚礼……

　　“这支核心队伍中的任何一个人如果加入外面的公司，几十万美元年薪没问题。”周建设说，“这几年来，不少外国公司对我们的科研人员许以年薪和股票，但大家仍然留了下来。我们的人才是抢不走的。”

　　竞争对手不仅抢中国的人才，也抢中国的市场。

　　作为世界超级计算机研制的“寡头”，美国历来不会把最先进的机器卖给中国。

　　“但是，一旦我国宣布成功研制某型计算机，他们立即会解除该型计算机的对华禁运，用这样的办法来阻止我国的同类产品抢占市场。”徐一天笑着说，“我们的计算机，某种程度上成了美国产品在中国市场的‘敲门砖’。”

　　10月底公布的中国TOP100排行榜表明，在中国使用的前100台最快的计算机中，“美国制造”占55%。

　　“市场份额可以逐步争取。拥有了一流的人才队伍，我们就有了核心竞争力。”徐一天说。

　　“应用比研发更难”

　　“天河一号”目前使用的CPU和GPU全部来自进口。按照工程规划，这台计算机安装到天津超算中心之前，将有国防科大自主研制的上千个CPU替换部分进口CPU。

　　尽管如此，中科院院士、国防科大教授周兴铭仍坦言，我国在核心部件和原创技术上与国外先进水平的差距很大。“国内制造的CPU从整体上来看性能低、功耗高，物理设计比国外差一代，工艺差两代。”

　　“科技进步最根本的驱动力，来自基础学科的发展。”张育林认为，核心关键技术往往属于物理、材料、生化等基础学科，需要长期的积累，难以在一朝一夕完成跨越，而我国目前受经济发展水平限制，对基础学科的投入仍然不够。

　　不久前去世的“航天之父”钱学森，生前为中国大学难以培养出杰出人才而深深忧虑。今天，在钱学森曾倾注心血的国防科大，一系列变化正在发生。

　　以培养工程技术人才闻名的国防科大在2009年首次成立了化学与生物系，要求本科生全部要学生物，同时把生命科学、认知科学、信息科学、纳米科学等课程和研究进行深度融合交叉。种种举措正是基于这样一个理念：只有在基础学科上突破，才能掌握关键技术，也才能推动原始创新。

　　与硬件相比，软件、特别是应用软件上的差距更大。

　　“应用比研发更难。巨型机的应用在美国的大公司已经普及，但我们国内目前高水平的超级计算机用户还为数不多，曲高和寡。”李楠说。

　　作为一国的重要科技基础设施，超级计算机目前已进入能源、科学计算、大气气象、工业、生物信息、金融保险等领域。在我国，石油勘探和气象预报是最早使用超级计算机的行业。

　　中科院软件所研究员张云泉在比较最新的全球TOP500和中国TOP100数据之后认为，中国的应用大趋势与国际相似，但西方国家广泛应用超级计算机的金融保险、软件和信息服务业，在中国使用巨型机偏少，这在某种程度上反映了中国经济现状。

　　“有意思的是，我们用在在线游戏上的超级计算机比较多，这在世界上是独一无二的，说明我国的娱乐市场很大。”张云泉说。

　　世界计算机发展已从技术驱动进入了技术与应用共同驱动的时代。

　　根据上海超级计算中心官方网站的数据，截至9月30日，自6月起部署在这里的中国首台百万亿次计算机“曙光5000A”全机使用率为38.23%。

　　“超级计算机有一个培养用户的过程。就像一个餐馆，既要满足不同顾客的口味，还得有大客户，才能保证餐馆不会经常空着。”刘光明说，“天河一号”力争在安装优化后的两年内达到60%～80%的使用率。

　　刘光明同时表示，天津超算中心作为以提升中国产品创新能力为目标的公共服务平台，不以赢利为目的，用户只需交纳电费、场地租赁等运营费用，就可使用“天河一号”。

　　本刊记者发稿前获悉，国防科大已经启动了万万亿次超级计算机技术的研究。（中国）《瞭望新闻周刊》   (2009-11-25)
http://www.zaobao.com/wencui/2009/11/liaowang091125p.shtml
超级计算机代表着当代信息技术的最高水平，是一国科技实力的重要标志。中国正在迎头赶上，并逐步跻身世界先进行列

　　文/《瞭望》新闻周刊记者白瑞雪

　　“那感觉就像是在奥运会拿了一块大大的奖牌，可惜没有奏国歌。”39岁的中国国防科技大学教授王宝生上台领取“No.1inAsia”（“亚洲第一”）的证书时，激动得差点忘了自己即将发表的获奖感言。

　　北京时间11月18日9时许，在美国西部城市波特兰举行的超级计算大会上，国际TOP500组织发布了第三十四届全球超级计算机前500强排行榜。这一榜单上，中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”名列全球第五、亚洲第一。

　　在公布全球排名的同时评选出各大洲正在使用的速度最快的计算机，是TOP500排行榜近年来的惯例。然而这一次，在王宝生看来，他捧在手中的“亚洲第一”含金量远远高于其他大洲的“第一”——其他各大洲的“第一”都是来自美国的产品，只有“亚洲第一”贴着一个醒目的标签：MadeinChina（中国制造）。

　　一堆美国机器里“杀”出的

　　中国“黑马”

　　从1993年起，作为对全球已安装的超级计算机进行排名的权威机构，国际TOP500组织以计算机实测速度（Linpack测试值）为基准，每年两次发布世界上最快的500台超级计算机。位居排行榜前几位的系统，代表着高性能计算的顶尖水平。

　　新一届排行榜爆出了两大新闻。一是被奉为超级计算机“祖宗”的Cray公司终于凭借“美洲虎”（Jaguar）取代了长期霸占榜首的IBM，二是中国的计算机历史性地“杀”进了世界前五。

　　在大会的开篇发言中，TOP500的创始人HansMeuer用“令人惊奇”来形容“天河一号”。会后与王宝生交流时，他再次感慨，中国的计算机能进入历来被美国机器占据的前几名，“非常不简单”。

　　这台计算机的开发者是中国军队工程与技术最高学府——国防科技大学。26年前，同样是这所大学研制的中国第一台亿次计算机“银河一号”，使中国成为继美、日等国之后能够独立设计和制造巨型机的国家。

　　“天河一号”的峰值速度和实测速度分别为每秒钟1206.19万亿次和563.1万亿次。全球第五的位置，也是中国的超级计算机在国际上的历史最好成绩。在全球前10台最快的超级计算机中，这是唯一的非美国产品。

　　世界超级计算机前几名，甚至前十几名的争夺，通常都是毫无悬念地在美国人之间进行。在最新的全球前500强计算机中，部署在美国的机器占全球的55.4%，而仅是由IBM和惠普两家美国巨头制造的机器就多达394台，占全球的78.8%。

　　“超级计算机代表着当代信息技术的最高水平，是一国科技实力的重要标志。”国防科技大学校长张育林说，“天河一号”的问世表明，虽然美国在高性能计算领域保持着绝对领先优势，但中国正在迎头赶上，并逐步跻身世界先进行列。

　　清一色的“美国制造”中出现了一匹中国“黑马”，代表国防科大前去领奖的王宝生感受到了世界的瞩目。

　　“很多人向我提问，想了解‘天河’的技术特别是体系结构方面的细节，主办方也追着邀请我们大学参加明年上半年在德国举行的国际超级计算大会。”王宝生说，来自肯塔基大学和IBM公司的几位华人科学家还特意告诉他，“天河”让身在海外的华人备感自豪。

　　“这一步是不是跨得太大了？”

　　2008年6月亮相的IBM“走鹃”（Roadrunner），把世界超级计算机的速度从百万亿次带入了千万亿次时代。

　　在中国瞄准千万亿次机器的2006年，“走鹃”还没有诞生，国产超级计算机的速度也刚刚突破10万亿次。

　　“巨型机的发展规律是每10年性能提高1000倍。2000年的国际先进水平是1万亿次，到2010年肯定会达到千万亿次。要占领制高点，必须尽快开始研制千万亿次计算机。”国防科技大学副校长杨学军回忆说。

　　然而，研制却是在争论中起步的。

　　“能不能做出来？毕竟当时的技术水平是有限的。另一方面，即使做出来了，能不能用得上？因为当时没有今天这么多的应用需求。有人质疑，从10万亿次到千万亿次，这一步是不是跨得太大了？”科技部高新技术与产业化司信息处处长强小哲回忆说。

　　争论还在持续，但国家战略不容等待。

　　2006年出台的863计划“高效能计算机及网格服务环境”项目，制定了“先研制两台百万亿次机、再研制一台千万亿次机”的“两步走”战略。

　　几乎是在中国著名计算机制造商曙光和联想公司开始研制百万亿次机的同时，国防科大启动了千万亿次机的技术预研。

　　从十万亿次到百万亿次是量的变化，千万亿次则到了质的变化，这是业界的共识。但，究竟走一条什么样的不同于此前所有机器的技术路线，同样引发了激烈的争论。

　　2007年夏天，国防科大的论文《64位流处理器体系结构研究》在美国举行的国际计算器体系结构年会上引起轰动。这是近十几年来中国内地学者首次独立在这一顶尖水平会议上发表的成果。正是这一成果，确定了异构结构的可行性。

　　第二年6月，当“走鹃”在TOP500排行榜上惊艳登场时，人们发现，中外科研人员用异构体系打造千万亿次机的思路惊人地一致。

　　中国“天河”采用异构还是非异构体系的争议，就此平息。

　　“‘天河一号’和‘走鹃’虽然都是异构，但‘天河一号’是第一台把CPU和GPU（加速处理器）混合的计算机。传统上，CPU是用来计算的，GPU是用来读取图形和视频的。但我们让CPU和GPU协同进行计算工作，这是一条世界上全新的路子。”国防科大计算机学院院长廖湘科说。

　　由于GPU比CPU便宜得多，采用CPU和GPU混合构建的“天河一号”还具有国际领先的性价比。少花钱、多办事既是中国特色，也是全世界的普遍诉求。

　　就在这台计算机即将从图纸设计进入工程研制时，第一个用户与合作者浮出水面。

　　2008年初，国防科大与天津滨海新区决定，共建以千万亿次计算机为业务主机的国家超级计算天津中心。

　　这是军队科研成果与民用平台的结合，更是军队创新力量与国家创新体系的融合。中国首台千万亿次超级计算机从此有了一个响亮的名字：“天河一号”。天河，寓意着天津与“银河”计算机诞生地之间的合作。

　　2009年10月，“天河一号”宣布研制成功，比预计时间提前了一年。

　　据国家超级计算天津中心主任刘光明介绍，目前，“天河一号”已经接到了中海油、胜利油田、天津地区的生物医药研究机构、一些中等规模企业以及三星、LG等外企的使用意向。

　　“没有想到，千万亿次的需求会来得这么快。科技工作总要提前一步，现在回头看，我们当时迈出这一步是非常明智的。”强小哲说。

　　“三个和尚不一定有水喝”

　　“造一个速度快的CPU容易，难的是造一个速度快的系统。”“世界超级计算机之父”西摩·克雷的名言，在中国文化里有着一句对应的俗话：一个和尚有水喝，三个和尚不一定有水喝。

　　6144个CPU、5120个GPU组成的11264个计算部件，就是科研人员们为“天河一号”选定的“和尚”。怎样让“和尚”们共同挑到尽量多的“水”、让“1+1”的结果尽量接近“2”？这是第一大难题。

　　第一次测试，GPU只能发挥出20%的计算效能。这是国际上公认的正常水平，但“天河”的科研人员不甘心。

　　2009年4月，负责性能优化工作的七八个人来到长沙郊外的一个宾馆进行封闭式攻关——他们把这称作“闭关”。

　　“每过一个星期，GPU的计算效能都可以提高1到5个百分点。到6月底‘出关’时，涨到了58%。”一位科研人员告诉记者。

　　回到学校，每个人一见他就问：涨了多少？

　　9月7日的动员大会上，张育林向“天河”团队发表了一席富有军队特色的讲话：“在年底前坚决完成千万亿次计算机攻关任务，让银河的凯歌再次在神州大地上奏响，让银河的光彩又一次闪亮寰球，决战的时刻到来了！”

　　那时，GPU的计算效能发挥到了60%。一个多月后当“天河一号”向世界揭开神秘面纱时，数字攀升到了70%。

　　这是一个刷新世界纪录的数字。张育林透露说，生产GPU的国外厂家很受鼓舞，要求与科大联合开展进一步的研究。

　　也正是这个数字，让全机的实测性能得以位居世界第五。

　　事实上，在这台由1000多万个元器件组成、占地近千平方米的庞大计算机内部，即使是看似不起眼的小问题，也可能影响全系统的效能。

　　国防科大教授窦文华告诉记者，“银河一号”研制期间，一位高级设计师用尺子和剪刀，花了三个月把几万根线按照最优化的长度剪齐，使全机的效率提高了10%。

　　今天，自动化早已取代手工制造，但“细节决定成败”的定律丝毫没有改变。

　　廖湘科举例说，科研人员在调试机器时发现，GPU常常会死机。折腾了半天终于找到原因：GPU的散热通道窄了。还有一次，主板测试时好好的，一装上就没法工作。科研人员们费尽工夫才发现，原来是主板上一根细线插入机柜时被卡槽弄断了……

　　深灰色的机柜、银色的“刀片”、红绿的信号灯……“天河一号”充满现代感的外观，也是不忽视细节的科研人员们精心挑选的结果。

　　“外观能体现整个工程的品质，并且为用户提供一个舒适的人机交互界面。”“天河一号”工程办公室主任李楠说，与“银河”系列计算机“做得结实就行”的要求不同，“天河一号”的机柜造型和工艺设计交给了一家手机外壳制造商。

　　“我们提出的要求是，要像手机一样精致。”李楠说。

　　经过从内到外的“修炼”，“天河一号”除了性能高居世界第五之外，还具有低能耗、高性价比、高安全、易使用的“中国特色”。

　　“欢迎各位使用‘天河一号’，欢迎来中国参观天津超级计算中心。”在超级计算大会上，王宝生向全世界发出了邀请。

　　“中国的人才是抢不走的”

　　“天河一号”的研制团队由200多人组成，平均年龄36岁。

　　“高性能计算机是年轻人的事业。他们思维敏捷、具有创新精神、知识更新快，能够紧跟世界高技术日新月异的发展。”国防科大政委徐一天说。

　　发端于中国第一所高等军事工程技术学院——“哈军工”的国防科大，有着年轻人才辈出的传统。现任校长的张育林在1983年成为获得国际宇航联合会“曼林”航天奖的第一位中国人时，还是一位年仅25岁的研究生。杨学军担任“银河三号”总设计师时，也不过31岁。

　　国防科大计算机学院的前身是中国第一个计算机系。从“银河”到“天河”，在这里，你能清晰地看到中国巨型计算机事业前行的脉络。

　　如果说数十年的技术积淀和“计算机+多学科”的融合优势是“银河”赋予“天河”的技术财富，“胸怀祖国、志在高峰、奋勇拼搏、无私奉献”的“银河精神”，就是“天河”团队，也是中国科研人员永远的精神高地。

　　在中国还没有自己的巨型机的岁月里，外国提出，即使卖给中国，也要把机器放在一个中国人不能进入的玻璃屋里接受他们的监控。

　　中国的超级计算机研制，就是在这样“争口气”的决心中艰难起航。

　　曾任“银河一号”工程自动化组组长的李思昆回忆说，“文革”刚刚结束，被称为“银河之父”的慈云桂教授就带着人开始研制当时只有美国和日本能做的亿次机。

　　“我们吃在工厂，睡在工厂。很多人说，‘文革’耽误了10年，现在机会来了，我会拼命地干。当时的加班费是一个晚上两毛钱，我让大家登记领钱，结果没一个人愿意领。”李思昆说，“现在的条件好多了，但年轻人不怕苦累、艰苦奋斗的精神没有丢，我非常欣慰。”

　　精神从来不是抽象的。国防科大计算机学院政委周建设信手拈来“天河”团队的故事：在“闭关”半年期间，一位科研人员买给孩子的玩具，几个月后才送回家；一个小伙子做了手术，不能站立也不能坐太久，就跪着干活；新郎突然接到命令出差，新娘只好一个人举行婚礼……

　　“这支核心队伍中的任何一个人如果加入外面的公司，几十万美元年薪没问题。”周建设说，“这几年来，不少外国公司对我们的科研人员许以年薪和股票，但大家仍然留了下来。我们的人才是抢不走的。”

　　竞争对手不仅抢中国的人才，也抢中国的市场。

　　作为世界超级计算机研制的“寡头”，美国历来不会把最先进的机器卖给中国。

　　“但是，一旦我国宣布成功研制某型计算机，他们立即会解除该型计算机的对华禁运，用这样的办法来阻止我国的同类产品抢占市场。”徐一天笑着说，“我们的计算机，某种程度上成了美国产品在中国市场的‘敲门砖’。”

　　10月底公布的中国TOP100排行榜表明，在中国使用的前100台最快的计算机中，“美国制造”占55%。

　　“市场份额可以逐步争取。拥有了一流的人才队伍，我们就有了核心竞争力。”徐一天说。

　　“应用比研发更难”

　　“天河一号”目前使用的CPU和GPU全部来自进口。按照工程规划，这台计算机安装到天津超算中心之前，将有国防科大自主研制的上千个CPU替换部分进口CPU。

　　尽管如此，中科院院士、国防科大教授周兴铭仍坦言，我国在核心部件和原创技术上与国外先进水平的差距很大。“国内制造的CPU从整体上来看性能低、功耗高，物理设计比国外差一代，工艺差两代。”

　　“科技进步最根本的驱动力，来自基础学科的发展。”张育林认为，核心关键技术往往属于物理、材料、生化等基础学科，需要长期的积累，难以在一朝一夕完成跨越，而我国目前受经济发展水平限制，对基础学科的投入仍然不够。

　　不久前去世的“航天之父”钱学森，生前为中国大学难以培养出杰出人才而深深忧虑。今天，在钱学森曾倾注心血的国防科大，一系列变化正在发生。

　　以培养工程技术人才闻名的国防科大在2009年首次成立了化学与生物系，要求本科生全部要学生物，同时把生命科学、认知科学、信息科学、纳米科学等课程和研究进行深度融合交叉。种种举措正是基于这样一个理念：只有在基础学科上突破，才能掌握关键技术，也才能推动原始创新。

　　与硬件相比，软件、特别是应用软件上的差距更大。

　　“应用比研发更难。巨型机的应用在美国的大公司已经普及，但我们国内目前高水平的超级计算机用户还为数不多，曲高和寡。”李楠说。

　　作为一国的重要科技基础设施，超级计算机目前已进入能源、科学计算、大气气象、工业、生物信息、金融保险等领域。在我国，石油勘探和气象预报是最早使用超级计算机的行业。

　　中科院软件所研究员张云泉在比较最新的全球TOP500和中国TOP100数据之后认为，中国的应用大趋势与国际相似，但西方国家广泛应用超级计算机的金融保险、软件和信息服务业，在中国使用巨型机偏少，这在某种程度上反映了中国经济现状。

　　“有意思的是，我们用在在线游戏上的超级计算机比较多，这在世界上是独一无二的，说明我国的娱乐市场很大。”张云泉说。

　　世界计算机发展已从技术驱动进入了技术与应用共同驱动的时代。

　　根据上海超级计算中心官方网站的数据，截至9月30日，自6月起部署在这里的中国首台百万亿次计算机“曙光5000A”全机使用率为38.23%。

　　“超级计算机有一个培养用户的过程。就像一个餐馆，既要满足不同顾客的口味，还得有大客户，才能保证餐馆不会经常空着。”刘光明说，“天河一号”力争在安装优化后的两年内达到60%～80%的使用率。

　　刘光明同时表示，天津超算中心作为以提升中国产品创新能力为目标的公共服务平台，不以赢利为目的，用户只需交纳电费、场地租赁等运营费用，就可使用“天河一号”。

　　本刊记者发稿前获悉，国防科大已经启动了万万亿次超级计算机技术的研究。