E级计算如何实现？国际超算大牛羊城论道

——2017国际高性能计算论坛开幕

       本报讯（记者刘雷 通讯员钟珊瑚）9月19日，“2017国际高性能计算论坛”（IHPCF 2017）在广州大学城南国会国际会议中心隆重拉开帷幕。该论坛由国防科技大学高性能计算国家重点实验室主办，中山大学国家超级计算广州中心承办，国家科技部、教育部、国家自然科学基金委赞助支持。来自美、日、德、俄、中等国内外从事超级计算机研制、超算技术及超算应用技术研究的150名专家、学者出席了本次大会。大会围绕E级计算，讨论了各国HPC前沿技术、超算应用突破，并聚焦大数据，AI等热门技术。本次大会是国家超级计算广州中心进一步融入国际超算大家庭，代表中国超算进行国际交流合作的重要举措，为全球协同创新奠定了良好的基础。

来自美国田纳西大学、普林斯顿大学、麻省大学达特茅斯分校、伊利诺伊斯理工大学、威斯康辛-麦迪逊大学、橡树岭国家实验室、阿贡国家实验室、国家超算应用中心、日本理化研究所、东京科技大学、筑波大学、德国尤利希超算中心、俄罗斯莫斯科国立大学、中国科技部高性能计算研发专项专家组、中国各超算中心等国内外从事超级计算机研制、超算技术及超算应用技术研究的150名专家、学者出席了本次大会。

      国防科技大学计算机学院院长廖湘科院士、中山大学孙冬柏常务副校长、国家自然科学基金委赵桂萍研究员、科技部高新技术司尉迟坚处长出席大会并分别致辞，充分肯定了此次大会对促进我国超级计算快速发展、加强国际交流合作的重要作用，并表示将进一步扩大对国产超算系统和应用的支持。

      本次论坛将持续两天，邀请了美、日、德、俄、中等多国超算专家，围绕实现E级计算面临的挑战，介绍各国高性能计算前沿技术、超算应用突破，并聚焦大数据，人工智能等热门技术，带来精彩纷呈的报告和专题研讨。

      论坛首日都有哪些精彩内容呢？快跟小编一起走进大会现场吧！

E级计算引领超算发展潮流

      超级计算机是国家科技发展水平和综合国力的重要标志，世界各国都在加强对该领域的研发投入。当前，超级计算机正处于从P级向E级发展的阶段，E级计算被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”，已然成为当前各国竞相角逐的战略制高点。

      在本次论坛中，来自美、日、德、俄、中等多个国家的高性能领域专家分别介绍了各国E级计算发展计划及进展。中国十三五重点研发专项“高性能计算”总体专家组组长钱德沛教授结合计算机技术发展和应用需求的变化，回顾了中国近十年来在高性能计算、大数据、人工智能领域的项目布局情况，介绍了国家十三五高性能计算重大专项实现E级计算的目标，并列举了三者融合发展现状；全球超级计算机TOP500排行榜发起人、美国工程院院士Jack Dongarra教授在论坛上阐述了高性能计算的发展现状、对E级计算进行了展望，并介绍了他们在高性能计算能耗方面所做的相关工作；日本理化所Yutaka Ishikawa教授介绍了日本发展E级超算的“旗舰2020计划”(FLAGSHIP 2020 Project)，正着力对京（K）超级计算机进行升级；美国阿贡国家实验室科学与工程学院主任Peter Beckman介绍了美国“国家战略计算项目(NSCI)”，计划在2023年底将开发完成2套E级超算系统，其中一台Aurora将置于阿贡国家实验室；俄罗斯莫斯科国立大学研究计算中心副主任Vladimir Voevodin介绍了“2012-2020俄罗斯E级技术发展”计划，同时考虑到算法并不随着计算机体系结构的更新而改变，正在推进AlgoWiki项目。

超算新型体系结构不断突破

      随着高性能计算的发展向E级系统迈进，不仅要在高性能计算系统、网络架构、系统软件、应用支撑等关键技术上取得突破，更要面临生态环境、可靠性、应用编程、多领域应用融合等多方面挑战。在不断探索实践的同时，总结经验加强国际交流与合作必不可少。论坛首日，各国专家围绕E级计算时代的高性能计算新型体系结构设计、存储架构、软件环境等影响E级计算发展的关键问题展开论述，并分享了各自的探索实践经验。

      美国阿贡国家实验室科学与工程学院主任Peter Beckman重点关注随着超算硬件的快速发展，新兴的硬件设备如FPGA、量子计算机、神级网络等正逐步改变HPC的架构，同时，超算的使用模式、工作流程、软件架构等发生的重大变化，给出了关于HPC一些新思考。日本理化所Yutaka Ishikawa教授介绍了为升级超级计算机“京”而开发的基于ARM处理器架构的新型操作系统McKernel；美国橡树岭国家实验室高级研究员、佐治亚理工大学Jeffrey Vetter教授在报告中针对面向E级计算的深度内存层次结构、非易失性存储器（NVM）和近内存处理等新兴前沿内存技术，讨论它们的体系结构及其应用；中国科学院计算技术研究所所长孙凝晖研究员回顾了高性能计算优化的发展历程，针对应用程序在特定体系结构下的性能最优化、多体系结构下的性能可移植性、以及不同应用对不同体系结构的性能自适应性三个方面问题进行了深入的阐述，并分享了具体的优化案例。

天河二号升级进展受广泛关注

       部署于中国国家超级计算广州中心的“天河二号”一期系统以峰值计算速度每秒5.49亿亿次，持续计算速度每秒3.39亿亿次连续6次获得世界超级计算机500强排行榜冠军，打破了超算领域的世界纪录。2015年4月，美国商务部发布公告禁止美国Intel公司向国家超算广州中心出售Xeon Phi芯片，因此天河二号的升级进程被延缓，升级计划备受大众关注。

      论坛首日，来自国防科技大学计算机学院副院长卢凯教授就天河二号的升级进展向大家做了详细介绍。面对美国商务部的出口禁运，天河二号的研制方国防科技大学，自力更生，不惧封锁，最终采用国产加速器Matrix 2000来替代Intel Xeon Phi完成天河二号的升级工程。天河二号的二期系统天河二号A，峰值运算速度将达到94.97Pflops，总内存容量约3.4PB，全局存储总容量约19PB。同时还升级了国产网络系统至14G，启用全新的OpenMP并行编程环境。目前升级工作已在国家超算广州中心有条不紊的进行，同时进行了典型应用的移植和优化，天河二号A有望在2017年底以前闪亮登场。

超算应用水平持续提升

      超级计算机又被称为“经济转型和科学研究的加速器”，高性能计算机系统研制水平的不断提高，最终的落脚点仍是为了更好地使用其计算资源，并且在此基础上产生更为广泛的成果和效益。为共同提高国际超算应用水平，本次论坛的与会专家就各国超算应用突破展开了积极的探讨。

德国尤利希超算中心应用支持部门主任Bernd Mohr博士介绍了欧洲性能优化与卓越生产力中心（POP）提供的性能分析和优化服务，重点分享了过去两年数百个成功案例；美国麻省大学陈长胜教授介绍了在天河二号上成功部署的基于高精度全球-区域-海岸耦合FVCOM的新型可视化地球模式，该模式能够实现多种精度下的南海海洋模拟，最高精度可达10米，全面揭示全球气候变化带来的环境影响。