文｜ 香港 馮琳

4月11日，國家超算互聯網平台正式上線，依託一體化的算力調度、數據傳輸、生態協作體系，實現算力供給、軟件開發、數據交易、模型服務等產業鏈主體的緊密連接，構建市場化、互聯網化、服務化、標準化的高性能計算服務環境，打通算力服務“最後一公里”，成為支撐數字中國建設的“高速路”。為深入了解相關情況，本刊記者採訪了中國科學院院士、超算互聯網總體專家組組長錢德沛。

我國超算事業已達國際交替領先水平

記者：什麼是“超算”，與普通計算相比有什麼區別？

錢德沛：“超算”實際上是高性能計算機一個比較通俗的說法，是為了讓大家理解它與普通計算的區別。第一，超級計算機的運算速度大大超過普通計算機，這是性能問題。第二，超算的存儲容量更大，網絡帶寬更高，是由並行的操作系統來管理。它不是一個或幾個單獨處理器，而是成千上萬個處理器一起工作。第三，超級計算機上運行的軟件主要是大規模的並行軟件，而不是普通計算機上的串行軟件，也就是說，它把一個特別大的挑戰性問題分解成很多小問題，再由成千上萬個處理器一起工作來求解，比如全球氣候變化、新材料、新能源、生命科學等這樣的大問題。求解這些不同類型問題所需要的計算系統就是超級計算機。在不同階段，超級計算機的“超級”有不同的指標。比如說，我們現在的筆記本已經比30年前最快的超級計算機的運算速度還要快，這是技術進步的結果。普通計算機和手機的運算速度都快了，那麼相應的，超級計算機的運算速度也就更快。

記者：我國超算事業有著怎樣的發展歷程？目前在世界處於什麼水平？

錢德沛：中國的超算經過了至少40多年的發展歷史。最早可以追溯到上世紀80年代初的銀河計算機，但是當時這還屬於個別科研項目。超算作為國家投入比較大的、有更多人參與的科研項目，主要源於國家高技術研究發展計劃（“863計劃”），從上世紀90年代初開始進行超級計算機整體研發。

自此，按計算機性能劃分，我國的超算事業經歷了四個發展階段，每個階段計算機性能提高1,000倍，即從G級（每秒10億次）到T級（每秒萬億次），再到P級（每秒1,000萬億次），再到E級（每秒百億億次）。相對應的典型計算機系統是早期的曙光1000（G級），20世紀末的曙光3000（百G級），本世紀初的聯想深騰6800和曙光4000A（T級），接著是天河一號、曙光6000和神威．藍光（P級），神威．太湖之光和天河二號（百P級）等。國家“十三五”計劃提出要突破E級（1000P級）計算機核心技術，也已實現了研究目標。

實際上，我們每跨越一個台階都要花費很大的力氣，而且隨著性能的不斷提高，我們愈發強調要依賴自主可控的技術。我國的超級計算機在剛開始研發的時候，使用的是國外的處理器，到後來，我們先在互連上實現國產化，接著又實現處理器國產化，最終我們現在的超算系統從處理器到互連整體都實現了國產化。

在1995年時，我們的超算發展和國外差距很大，後來這個差距逐漸縮短。比如，1997年國際上第一台萬億次計算機出現了，而我們是在2002年才達到這個速度，與國際領先相差了5年；到2010年，我們在千萬億次計算領域就走到了國際前列；後來在E級計算機出現之前，我們的神威·太湖之光和天河二號這兩個系統多次保持世界第一。我們的超算事業從跟著人家跑，到和人家並跑，到現在已經可以與美國、日本等在國際上交替領先。

借鑒電商模式推進普及超算應用

記者：近日，國家超算互聯網平台上線，為什麼要建設國家超算互聯網平台？

錢德沛：其實國家超算互聯網平台這一概念出現得很早，我們在1997年就提出要建立網格化的計算環境——國家高性能計算環境。就是要通過互聯網把主要的超級計算機連接起來，構建一個可以隨時隨地訪問的計算基礎設施，也就是國家高性能計算環境。它看起來是一台計算機，但實際上是由多台計算機組成。用戶可以在任何地方提交計算任務，也不用關心其任務具體在哪台機器上執行，這相當於一個虛擬的計算系統。

建設這樣一個國家級的網絡計算環境，讓不同的計算機能夠通過網絡連接到一起、能夠被方便地訪問，需要解決很多技術問題，包括網絡系統的互聯互通、存儲系統的統一管理、作業的遠程提交、全系統的資源管理，以及安全、用戶統一管理等問題。這項工作從1999年開始正式實施，到現在20多年了，主要技術問題基本都解決了。

但我們仍遇其他的問題，國家高性能計算環境雖已運行多年，但用戶還不夠多，整個環境的運行機制和各個計算中心的運營機制有時還不統一。究其原因，是因為各計算中心的計算機主要是所在地方和部門購買的，各中心有各自的考核指標、各自的長期用戶和相應的運營管理方式，還不是完全按照統一的國家級網絡計算環境的機制在運行。另外還涉及到應用軟件資源問題，應用資源很寶貴，各中心購買的應用軟件，一般也不會免費讓別人使用。這些體制、機制上的問題，造成整個國家高性能計算環境的使用仍然不夠普及，儘管有一些技術手段支持，但還沒有用得很好。

現在提出要建立國家超算互聯網平台，主要是借鑒了20多年來在互聯網上發展起來的一些其他應用經驗，比如電子商務。為什麼網購平台能夠在十幾年時間內達到今日的規模？它就是利用了互聯網的一些特點，加上商業運營的模式和機制，再加上極大豐富的商品，這些要素湊到一起，就形成了基於互聯網發展業務的模式。所以我們想借用這種模式在超算領域進行推廣，希望以此促進超算的普及應用。

我們依託國家超算互聯網平台，利用互聯網理念來發展超算領域的新業態和新機制。首先要解決算力資源分布不均的問題，這在我國東部和西部、經濟發達地區和經濟不發達地區都存在。應用分布也不均勻，有些地方用戶多，有些地方少。其次，要解決應用普及問題，就像網購可以買到的商品是多種多樣的，我們也要把超算的應用資源豐富起來，讓應用軟件更多，才能讓應用得到普及。第三，要發展一種新的業態，讓超算不再是少數個別人（如科學家或工程師等）所關心的事情，而是能夠成為一種新的業態，讓更多的人可以依靠超算互聯網發展業務、賴以謀生。

這就是我們建設國家超算互聯網的初衷。我們希望把超算互聯網變成這樣一種新的形式。當然，要實現這些目標還有相當長的路要走，不光是技術手段，還有很多思想理念和體制機制上的問題要解決，要變革。

為國家創新發展提供基礎算力支撐

記者：國家超算互聯網平台上線後將為我國經濟社會發展作出哪些貢獻？

錢德沛：計算是我們創新型國家建設以及經濟社會發展的一個基礎性資源，很多問題都需要倚賴計算的幫助來解決。這在過去只有少數人理解，但現在越來越多的人認識到這一點。特別是近年來人工智能發展得很快，沒有計算，新一代人工智能根本就無從發展。

所以第一，國家超算互聯網平台的建立能夠對我們國家的創新發展提供一個基礎的算力支撐。依託這一資源我們才能發展其它領域，而且能夠進一步提高其應用水平，讓更多領域能夠利用計算來求解難題。第二，有助於科學發現，比如新材料的發現。像材料基因組計劃，如果離開了計算手段，就根本沒辦法實施了。第三，提高社會管理水平。我們現在一些政策的制定，是靠拍腦袋憑經驗的，而沒有真正通過計算來模擬一個政策的推出會產生什麼樣的後果。所以在整個人類社會發展或者在國家治理方面，超算應該能發揮很大的作用。第四，與老百姓的生活密切相關。我國正漸漸進入老齡化社會，健康醫療是老百姓關心的大問題，我們通過計算所支持的智能及精準醫療等方式可以提高醫療水平，促進人民大眾的身體健康。這些都是超算互聯網應該關注、也是能夠作出貢獻的領域。

記者：我國超算事業未來的發展方向是什麼？

錢德沛：我認為主要是算力、應用和人才三方面。超算的發展一定要致力提高整個社會的算力水平，這一方面依賴於處理器性能、存儲器性能的提升，還要提高連接成千上萬個、甚至數十萬個處理器的系統互連水平，使互連網絡的結構更合理、帶寬更大、時延更低。另一方面要降低能耗，要通過系統結構的創新和軟件硬件的協同來降低超算系統能耗。

應用方面，則要不斷豐富應用軟件。就目前來看，我們的超算應用軟件很大比例還是進口，所以一定要發展針對我國自主超算系統的應用軟件，特別是大型的並行應用軟件。

人才方面，超算要普及發展必須是千軍萬馬，而不是少數人的事。所以怎樣培養更多能熟練掌握計算這個工具的人才，是未來要著力發展的方向。國家重點研發專項支持了高性能計算教育實踐平台的發展，通過這個平台，提供培訓的課件，支持幾十所高校高性能計算課程的建設，還提供免費機時，讓學生能夠免費上機。

香港信息技術產業發展前景良好

記者：您如何評價香港信息技術產業的發展，您認為香港在國家超算事業中可發揮哪些作用？

錢德沛：香港在中國的信息技術產業發展方面，曾經起過非常重要的作用，而且將來還會持續發揮作用。

改革開放之初，內地人都想到香港或者是通過各種渠道買到香港的電子產品，比如電子表、收錄機等。這些東西當時在內地還屬於稀罕物，而在香港已經大量生產了。後來隨著內地的科技進步，包括電子信息技術的進步，兩地的差距越來越小，香港在產業上的優勢就顯得不那麼突出。

但作為一個連接中國和海外的重要節點，無論是外來技術、器件、產品的引入，還是內地的技術產品“走出去”，香港在中國信息技術產業的發展過程中一直發揮著非常重要的“中間站”作用。今天，香港依然是內地和世界交往的一個“超級聯繫人”。

當然，香港的作用絕不僅限於此。第一，這三十多年來香港的高等教育有了長足進步，包括學術和人才培養方面。香港高校有相當高的與國際接軌的學術水平，為信息產業的後續發展提供了良好的人才基礎。第二，香港在信息技術產業發展方面有獨特優勢，市場理念比較好。香港培養出的人才更貼近市場，經營觀念或者通俗點說“我要賺錢”的觀念更加強烈，例如我國知名信息技術企業——“大疆”和“商湯”的創始人，都有過香港教育研究的浸潤。第三，香港早在20多年前就已經實際參與到國家超算事業中。在國家高性能計算環境中，香港大學計算中心是一個結點。在國家科技項目實施和人員互訪中，是很活躍的一員。在解決流體力學問題、計算金融問題等方面，香港都有很好的超算應用基礎。所以香港有特色的軟件完全可以通過國家超算互聯網平台來對外提供服務，當然香港也可以使用國家超算互聯網平台的計算和軟件資源。

香港規模體量並不是足夠大，還需要依託祖國一起發展，特別是要融入大灣區、融入國家發展戰略全局。如此，香港的人才、市場、國際化的優勢就能更好地發揮，香港的信息技術產業會有更好的發展前景。

（本文發布於《紫荊》雜誌2024年6月號）