他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將每秒十億億次的超強(qiáng)計(jì)算力

切實(shí)轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)科研和工程創(chuàng)新的探索能力

連續(xù)兩次獲得國(guó)際超算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)——“戈登·貝爾”獎(jiǎng)，擔(dān)任國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心副主任、清華大學(xué)地學(xué)系長(zhǎng)聘教授，獲得FPL國(guó)際會(huì)議25年來(lái)最有影響論文……今年38歲的付昊桓，在超算人眼里是一個(gè)了不起的“牛人”。日前，他又獲得了第24屆“中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)隆薄?/p>

受訪者供圖

讓最厲害的計(jì)算機(jī)物盡其用

“國(guó)之重器”超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”在我國(guó)超算領(lǐng)域的意義不言而喻。這其中，付昊桓在超算應(yīng)用研究上傾注了大量心血。

“那是2015年夏天最熱的時(shí)候，我們師生20多個(gè)人來(lái)到無(wú)錫。我們最初是作為用戶去的，基本都是自帶干糧。當(dāng)時(shí)準(zhǔn)備利用暑期三個(gè)月的時(shí)間，在這臺(tái)全新超級(jí)計(jì)算機(jī)上研發(fā)一款氣候模擬軟件?！备蛾换刚f(shuō)，當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)所有成員都感到無(wú)比興奮和激動(dòng)。

要把超算真正搞起來(lái)，并不容易。在國(guó)際上，中國(guó)超算起步晚，發(fā)展難度大。在研究攻堅(jiān)克難的關(guān)鍵時(shí)期，付昊桓和伙伴們經(jīng)常需要加班加點(diǎn)的工作。

當(dāng)時(shí)，正遇天氣酷熱，在超算中心剛粉刷完墻壁的房間里，連空調(diào)都還沒裝，他們就用網(wǎng)上淘來(lái)的工業(yè)大風(fēng)扇來(lái)降溫。

那時(shí)，付昊桓除了本身的研發(fā)工作，還要帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)支持各領(lǐng)域的科學(xué)家，邀請(qǐng)全國(guó)乃至全世界的科學(xué)家運(yùn)用超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行研究。

用他自己的話來(lái)說(shuō)，“這個(gè)過(guò)程很有趣，也充滿了挑戰(zhàn)。我們現(xiàn)在對(duì)超算中心的定位，不僅僅是有一臺(tái)最厲害的計(jì)算機(jī)擺在那里，而是要將其打造成為一個(gè)能匯聚用戶、匯聚研究者的科研中心。第一次用上國(guó)產(chǎn)芯片，利用國(guó)產(chǎn)超算平臺(tái)推進(jìn)應(yīng)用軟件的發(fā)展，這一使命促使我們克服一個(gè)又一個(gè)難關(guān)”。

苦心人，天不負(fù)！通過(guò)與不同領(lǐng)域科學(xué)家的合作，付昊桓帶著無(wú)錫超算研發(fā)團(tuán)隊(duì)以多維度并行及系統(tǒng)性優(yōu)化的新方法，成功將有限差分、譜元、稀疏矩陣求解、N體問(wèn)題、格子玻爾茲曼方法、k均值聚類等不同應(yīng)用中的關(guān)鍵計(jì)算成功擴(kuò)展到神威千萬(wàn)核的并行規(guī)模。

2017年，在全球超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，由付昊桓的團(tuán)隊(duì)所完成的“非線性地震模擬”研究獲得國(guó)際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)“戈登·貝爾”獎(jiǎng)。

大機(jī)器每天完成近7000項(xiàng)作業(yè)任務(wù)

“超級(jí)計(jì)算機(jī)為解決工程和科學(xué)中的重大難題而生。”付昊桓說(shuō)，超級(jí)計(jì)算機(jī)比的不只是速度，更是比應(yīng)用。

為此，他將理論與實(shí)踐相結(jié)合，敢于跨界嘗試。5年來(lái)，付昊桓帶領(lǐng)超算青年團(tuán)隊(duì)，為“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)研發(fā)了氣候模擬、地震模擬、工業(yè)仿真、生物醫(yī)藥、深度學(xué)習(xí)算法庫(kù)等一系列國(guó)產(chǎn)應(yīng)用軟件，將每秒十億億次的超強(qiáng)計(jì)算力切實(shí)轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)科研和工程創(chuàng)新的探索能力，展示了國(guó)產(chǎn)超算硬件與軟件相結(jié)合的巨大潛力。

“自主可控的全新硬件架構(gòu)是‘神威·太湖之光’超級(jí)計(jì)算機(jī)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，但與x86處理器截然不同的硬件特性，對(duì)軟件生態(tài)建設(shè)也有特殊的要求?！备蛾换刚f(shuō)，與超算硬件相對(duì)獨(dú)立的階梯式發(fā)展不同，應(yīng)用軟件的發(fā)展需要長(zhǎng)期的積累。

付昊桓團(tuán)隊(duì)通過(guò)開展跨學(xué)科、跨單位的廣泛交叉合作，基于“神威·太湖之光”系統(tǒng)研發(fā)出諸多并行應(yīng)用成果。目前，“神威·太湖之光”的應(yīng)用涉及生物科技、航空航天、氣象氣候、材料科學(xué)、海洋環(huán)境、機(jī)器學(xué)習(xí)、電磁仿真、工業(yè)設(shè)計(jì)、金融計(jì)算、生物醫(yī)藥、環(huán)境工程、石油勘探等19個(gè)領(lǐng)域，支持國(guó)家重大科技應(yīng)用、先進(jìn)制造等領(lǐng)域解算任務(wù)幾百項(xiàng)，一年來(lái)共計(jì)完成200多萬(wàn)項(xiàng)作業(yè)任務(wù)，平均每天完成近7000項(xiàng)作業(yè)任務(wù)。

這些應(yīng)用中，既有代表未來(lái)“黑科技”發(fā)展方向的研究領(lǐng)域，比如“人造小太陽(yáng)”，也就是核聚變發(fā)電的相關(guān)理論與實(shí)驗(yàn)方面的模擬；也有重大工程領(lǐng)域的項(xiàng)目，比如C919大飛機(jī)多種飛行狀態(tài)的模擬、天宮系列航天飛行器的飛行狀態(tài)模擬。

然而，在付昊桓看來(lái)，計(jì)算無(wú)極限，挑戰(zhàn)無(wú)止境。把世界領(lǐng)先的計(jì)算力轉(zhuǎn)化為科研和產(chǎn)業(yè)上的價(jià)值，這僅僅是開始。中國(guó)超算的未來(lái)發(fā)展，關(guān)鍵在于高層次創(chuàng)新型專業(yè)人才。

幾年來(lái)，博士生的培養(yǎng)成了付昊桓工作中最重要和最快樂的一項(xiàng)工作。如今，令他欣慰的是，團(tuán)隊(duì)里有幾位“90后”的成員已經(jīng)站到了高性能計(jì)算應(yīng)用研究領(lǐng)域的國(guó)際舞臺(tái)，成為超算領(lǐng)域的學(xué)術(shù)新秀。

他指導(dǎo)的博士生甘霖于2018年榮獲IEEE高性能專委會(huì)杰出新人獎(jiǎng)，目前已成為清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系的一名年輕老師；何聰輝畢業(yè)后去騰訊工作，剛?cè)サ牡谝荒晁l(fā)起的項(xiàng)目就榮獲騰訊技術(shù)突破金獎(jiǎng)。（劉純  段芳  記者 過(guò)國(guó)忠）