位于滨海新区的国家超级计算天津中心。

天河E级原型机历经两年多的持续研发和关键技术攻关，于2018年7月研制成功。

技术人员在运用超算解决地质难题。

天河E级原型机开放应用以来，中科院、北京临近空间飞行器系统工程研究所等数十家合作单位完成了大规模并行应用测试。

天津北方网讯：盛夏时节，位于滨海新区的国家超级计算天津中心（简称“天津超算中心”）机房里，140个黑色计算机柜整齐排列，发出低沉的“嗡嗡”声，密密麻麻的指示灯不间断闪烁，这就是我国自主研制的千万亿次超级计算机“天河一号”，也是在国际TOP500最快超级计算机榜单中运行时间最长的超级计算机。其每秒4700万亿次的峰值计算能力，运算1小时相当于全国13亿人同时计算340年以上，为我国科学研究、信息服务、装备制造等领域发展提供强大支撑，产生了重要的应用效益。

超级计算机是一个国家科技水平和战略能力的重要标志。从“银河”实现我国巨型机“零”的突破，到“天河”问鼎世界超算之巅，科研人员胸怀祖国，不畏艰难，自主创新，勇攀高峰，在我国科技发展之路上镌刻下一个又一个辉煌。进入新时代，天津超算中心坚持自主创新，在推动高性能计算不断跨越的实践中，积极开展“天河”系列超级计算机在科学研究和产业创新领域应用，让“国之重器”成为服务现代经济体系建设、人民生命健康保障的“国之利器”，为我国科技领域的自主创新发展提供源源不断的强大技术支撑，为区域经济社会高质量发展贡献不竭动力。

从“零”的突破

到问鼎世界冠军

上世纪70年代，高性能计算成为推动科技创新和经济社会发展的战略高技术，中长期天气预报、航空航天、核爆模拟、石油地震勘探等重大创新和产业领域利用超级计算机不断取得突破。然而，由于没有自己的巨型计算机，中国常常受制于人，不但不能制造核心芯片，甚至连超级计算机的架构、操作系统等都没有入门，勘探出来的矿藏、石油数据资料，不得不送到国外去处理，不但花费昂贵，而且数据首先要被外国专家掌握。

1978年，我国启动巨型计算机研制工程。那时，工业基础薄弱，电子元器件性能和工艺水平落后，要把计算速度提升到每秒一亿次，困难重重。这是一次以勤补拙的艰难探索。5年时间里，研发人员吃在工厂、睡在机房，省下每一分钱，用在零件、设备的生产上，最终，突破关键技术、完成整体设计，全机4万多条绕接线、12万个绕接点、861块插件板、200多万个手工焊点，无一错绕、无一虚焊。1983年，“银河-Ⅰ”巨型计算机终于研制成功，这使中国成为世界上少数几个能研制亿次巨型机的国家。

进入新世纪后，我国各项事业进入高速发展时期，对高性能计算机的运算速度和容量都有了更迫切的需求。

2008年8月8日，奥运之火点亮中国，在举国欢庆的夜晚，国防科技大学的“银河楼”里灯火通明。国防科技大学和天津正式启动“国家超级计算天津中心”建设，联合承担“千万亿次高效能计算系统”的研制。在这里，一个全新的方案正在酝酿，要在没有路的地方走出一条路。

经过长达半年的封闭攻关，历经8万多次软件程序改进优化，最终科研人员采用混合语言编程等技术，实现了计算核心异构协同，一举将GPU的计算效率提高到70%以上，达到世界最高水平。

2009年，博士毕业的孟祥飞作为技术骨干，加入了刚成立的天津超算中心。正是这年金秋十月，新中国六十华诞，我国首台千万亿次超级计算机宣告诞生，命名为“天河”。我国自主研制超级计算机实现了从百万亿次到千万亿次的跨越，成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机系统的国家。

从此，目光聚焦到渤海之滨──天津滨海新区。2010年初夏，“天河一号”超级计算机开始在滨海新区安装部署。

“天河一号”超级计算系统部署及研发测试之初，孟祥飞和团队白天在机房改造，安装电缆、机柜，晚上值班，日夜不停，“累了困了，就把大纸箱铺在地上躺一会儿”。仅用7个月的时间，就完成了其他国家要用一年甚至更长时间才能完成的安装部署任务。

在科研人员的争分夺秒下，“天河一号”比原计划提前近一年时间成功入驻天津超算中心。与此同时，“天河一号”也在大洋彼岸掀起了波澜。

历史的高光时刻，停留在2010年11月16日。这一天，在美国路易斯安那州新奥尔良市举办的世界超级计算大会上，“天河一号”以计算峰值4700万亿次，高出第二名1倍多的绝对优势，勇夺国际T0P500排名第一。

中国超算实现了弯道超车！这是自鸦片战争以来，中国人第一次登上世界科技竞赛最高领奖台！

从满负荷运行

到力攀巅峰

“天河一号”实现性能突破后，“快”已经不是问题，应用成了能否在国际超算领域立足的关键。

登顶世界第一后，外界对“天河一号”的质疑随之而来，有人说“天河一号”中看不中用，甚至说它就是大号游戏机。

彼时，国内超级计算机的应用刚起步。为了让“天河一号”尽快服务国家经济社会发展，担任天津超算中心应用研发部部长和团队党组织负责人的孟祥飞带着团队，开始在全国各地奔波推广。

经过多年一步一步的摸索，最终“天河一号”开拓形成了“算天、算地、算人”的广泛应用。

在“算天”上，计算分析大型飞机外形的空气动力特性，使飞机飞得更快更省油；在“算地”方面，天津超算中心与其他公司合作研发我国自主的石油地震勘探数据分析核心软件；在“算人”方面，与基因公司合作，破解人类“基因组学”研究中面临的海量数据存储和处理的技术瓶颈，军事医学科学院还在“天河一号”上进行了以胰岛素受体为靶点的糖尿病新型治疗药物的研发……

通过应用研发团队的不懈努力，“天河一号”服务越来越“接地气”，不仅实现了满负荷运行，而且出现用户排队使用的情况。

依托“天河一号”，科研人员开发出了国际首款大规模异构并行模拟软件，使“天河”成为可控核聚变研究的领先平台；参与我国雾霾预警预报与评估系统研发，构建起我国第一个高分辨率雾霾预报准业务化平台；与相关单位合作开发高精度勘探地震数据处理软件，完成了多项高密度勘探等国际领先项目……

如今，“天河一号”已经服役超过10年，每天运行计算任务超过1400个，1000多个科研团队借助“天河一号”开展科研工作，构建形成了石油勘探、生物医药、动漫与影视特效渲染、高端装备制造、地理信息等五大高性能计算应用平台。

2014年，天津超算中心实现收支平衡，大大超出了所有人的预期。“超算中心能够通过自身高技术服务实现收支平衡，还有结余，这在全世界是第一家。”孟祥飞说。

从“银河”的历史性突破，到“天河”等一系列超级计算机不断刷新世界速度，中国超级计算机的跨越只用了短短40年。今天，在国际TOP500名单里，中国超级计算机部署量位居世界第一。

引领智能科技

参与全球抗疫

当前，我国已经启动百亿亿次超级计算机系统研制工作，开始全面进入E级超级计算时代。在国防科技大学和天津超算中心等团队合作下，天河E级原型机历经两年多的持续研发和关键技术攻关，于2018年7月研制成功。

孟祥飞表示，天河E级原型机系统实现了四大自主创新，即3款芯片──“迈创”众核处理器、互连接口芯片、路由器芯片；4类计算、存储和服务节点，10余种PCB电路板；新型的计算处理、高速互连、并行存储、服务处理、监控诊断、基础架构等硬件分系统；系统操作、并行开发、应用支撑和综合管理等软件分系统。

天河E级原型机系统研制成功后，天津超算中心随即启动了大规模的计算应用测试，涉及国家12个重大创新专项领域、数十个国家重点研发计划。验证结果显示，天河E级原型机的运算能力超强，仅6个机柜就达到“天河一号”120个机柜相当的计算能力。

2019年12月，天津超算中心入选国家工信部“新一代人工智能产业创新重点任务入围揭榜单位”。天津超算中心构建起从先进材料研发、先进产品设计、先进工艺优化到先进物联运维的全创新链，实现了资源共享、成果转化、产业培育，可全方位推动先进制造协同创新、产业应用、产业聚集与产业引领，成为天津、京津冀乃至全国科技创新、产业转型升级、战略新兴产业聚集的重要支撑。

如今，大到国产大飞机C919的气动外形制造，小到一个个原子如何结合成新药，超级计算机技术正深入到国家发展的各个层面。8家国家级超算中心横贯南北，一个资源共享覆盖全国的国家超算网络正在形成。

2020年，当新冠肺炎疫情肆虐全球之时，通过超级计算机的演算，人类发现了新冠肺炎会导致人体停止分解一种叫做缓激肽的化学物质，从而导致患者肺部充满液体并引发炎症，使患者呼吸困难。超算大数据技术在疫情联防联控精准施策过程中的应用也已见成效。

依托“天河人工智能创新一体化平台”，天津超算中心与国内多家医院，以及中国抗癌协会肿瘤人工智能专业委员会、中国人工智能学会智慧医疗专业委员会等多方合作，经过持续研发攻关和试用测试，构建了全球首个新冠肺炎CT影像人工智能辅助诊断平台，作为临床辅助诊断手段，有效提高新冠肺炎筛查能力。自上线以来，该平台访问量已超过100万次，为美国、墨西哥、印度等多个国家和地区的医疗机构、科研机构提供技术支持，引领智能科技参与全球抗疫。

无论过去还是现在，无论苦难还是辉煌。面对未来人类发展的诸多难题，超算的故事没有休止符，只有再攀高峰的新起点，世界的巅峰总有一抹“中国红”。（津云新闻编辑李彤）