National University of Defense Technology's Galaxy Team: The "Digital Long March" Picks Up Speed

国防科技大学银河团队自主创新攀登科研高峰—— “数字长征”跑出加速度 ■赵娜娜 解放军报特约记者 张照星 天河二号工程研究人员查看系统运行情况。 近日，国防科技大学计算机学院组织学员走进中国共产党长沙历史馆，参观《雄关漫道——数字里的长征》主题展览。在模拟电报机互动区，学员陈建勇模拟发报，感受长征路上的紧张氛围。 长征的过程，是中国共产党艰辛探索革命道路的过程。在党的正确路线指引下，红军四渡赤水，巧渡金沙江，强渡大渡河，飞夺泸定桥，爬雪山、过草地，一路闯关夺隘，在绝境中开辟出北上的生存之路、胜利之路。中国革命尝到了独立自主带来的胜利滋味。 穿越烽火硝烟，这一精神品格与学院银河团队为国研制巨型计算机的滚烫理想相遇。 “长征路上每一次扭转战局的决断，从来不是照搬外来的指令，而是靠着中国共产党人立足实际、把命运攥在自己手里的自觉，才闯过了重重绝境。”走出展馆，陈建勇内心久久不能平静。一代代“银河人”冲破技术壁垒，推进科技自立自强，实现高性能计算从“跟跑”“并跑”到“领跑”的历史跨越，正是攀登科研高峰的一次新长征。 跟跑 20世纪70年代，西方国家对我国实施严密技术封锁。当时美国高价卖给中国两台落后超算设备，却要求我方科研人员不能单独接触设备，不仅设备间钥匙由外方派驻人员保管，而且每次做数据运算，外方人员必须到场。 “中国要搞四个现代化，不能没有巨型机！”1978年，在中央召开的一次重要会议上，邓小平同志的这句话掷地有声。随即，研制亿次巨型计算机的重任落在该校计算机研究所肩上。 起步之初，中国超算事业比世界强国落后整整20年。没有成熟样机参考，缺少先进工艺设备，一切都要从零摸索。时任总设计师慈云桂教授立下军令状：“就算豁出这条命，也要把中国巨型机搞出来！” 为此，他带领团队集智攻关，创造性地为巨型机设计了一个“双向量阵列”体系结构，并闯过一个个理论、技术和工艺难关。系统结构复杂，相关设计人员用时15个月绘制出5000多张密如蛛网的逻辑图；硬件装配阶段，全机250多万个焊点全靠手工焊接。 1983年12月，我国第一台“银河-I”亿次巨型计算机通过国家技术鉴定，标志着中国成为继美、日之后，第三个能独立设计和制造巨型机的国家。大家都把它叫“争气机”。此后，这个团队又研制出“银河-Ⅱ”“银河-Ⅲ”等系列巨型机，在世界科技领域不断刷新成绩。 “银河-I”巨型机攻关场景。 并跑 进入新世纪，高性能计算需求增多。新形势下，是循着西方国家已经踩熟的技术路径跟跑，走一条风险更小的捷径，还是一头扎进技术“无人区”，闯出一条新路？ 银河人的答案是，像当年的科研工作者一样，瞄准国际前沿，超前谋划部署，向研制千万亿次级超级计算机发起冲锋。他们提出大规模“CPU+GPU”异构融合体系架构。这个构想在当时并不被国际业界看好，没有现成论文和成熟案例可以照搬，更没有人验证过其可行性。 2010年，天河一号攻坚进入验证通用GPU架构适配超算系统的关键阶段。时任突击攻关小组副组长杨灿群，带领团队在数万次反复实验和优化调试下，硬生生把GPU计算使用效率从30%提升至70%以上。天河一号在全球超级计算机500强榜单中位居世界第一，第一次将五星红旗插上世界超算之巅。 然而，竞争激烈的世界超算领域，只给天河一号8个月的冠军光环。此后，该型超算排名滑落。面对质疑，银河人没有被一时的得失扰乱心神，而是一边做好天河一号的应用落地，一边紧锣密鼓启动新一代超算关键技术攻关。 2013年6月17日，天河二号登上世界超算500强榜首。此后，天河二号连续6次排名世界第一。 “不能指望别人，必须独立自主，是我们党在艰苦卓绝的长征中得出的真理。”天河二号副总质量师胡庆丰说，从实现我国巨型机“零”的突破，到“天河”连续位居世界超算榜首，历史和现实一再告诉我们，先进技术靠“化缘”是要不来的，必须靠自立自强。 领跑 当前全球科技竞争日趋激烈，超算领域过去一些依靠引进的关键技术产品，这些年面临“卡脖子”问题。个别国家将我国多家超算中心列入实体清单，实施芯片禁运。 “目前团队围绕后E级超算技术开展集中攻关。”编译系统技术带头人黄春表示，当前超算领域的竞争不能仅依靠单点性能突破，而是对芯片、网络、存储、系统软件以及应用生态等方面的系统性创新提出更高要求。团队依靠长期投入、持续攻坚，提出异构众核协同的优化路线，极大释放出了算力潜力。 新的地标在不断延伸。软硬协同一体突破，催生出多项国际领先成果。依托新一代天河原型系统，天河图计算系统TianheGraph多次登顶Graph500、GreenGraph500国际权威榜单，连续多年拿下大数据、小数据图计算能效世界第一，在数据密集型、智能算力领域持续领跑。 一代人有一代人的担当。新一代天河机主任设计师龚春叶说，超级计算是国家科技竞争和产业创新的重要底座，是赋能基础研究、工程突破、产业变革的关键战略资源。“下一步，团队紧盯国家重大战略需求，持续打磨迭代超算工程，推动算力优势更好地服务科学发现、工程突破和产业创新，在攀登科技高峰的新长征路上勇毅向前。” 路走对了，就不畏风吹浪打、不惧山高路远。把科技的命脉牢牢掌握在自己手中，我国自主创新之路必将越走越宽广。 版式设计：胡云艳 本版图片均为资料图片