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大国引擎

时间:2023/11/9 作者: 十月 热度: 12210
余艳

  

引言:唯创新者胜



  坐落于天津滨海新区的一栋橘红色大楼上,“天河”两个大字老远抢入眼帘,国家超级计算天津中心建在这里。楼内,近千平方米的主机房内,我国首台千万亿次超级计算机系统——“天河一号”的140个机柜排列成13行正高速运转,犹如全副武装的出征方阵,列队受阅。

  一位魁梧的军人正阔步走来,像检阅队列的将军。

  他的确是将军。中国工程院院士、国防科技大学计算机学院院长廖湘科,少将军衔,“天河二号”“天河三号”的总指挥。此时,他身后十多人的核心研制小组成员,一起来到“天河三号”原型机系统旁,为“天河楼”新添的伙伴,集体把脉。

  2018年7月,“天河三号”E级原型机系统就在这里完成并顺利通过该项目课题国家验收,如今进入开放应用阶段,这标志着我国高性能计算机已开始向百亿亿次级的E级超算迈进。

  “‘天河三号超级计算机将实现所有元器件的国产化,预计两年后投入使用。”掷地有声的话从这位将军口中说出,仿若军人征战前向军旗宣誓!他的身后,是机房蜂鸣的合唱。顺着旋律,我们仿佛看到一条明显的轨迹:

  1983年,中国第一台被命名为“银河”的亿次巨型电子计算机在国防科技大学诞生。中国成为继美、日等国之后,能够独立设计和制造巨型机的国家。随后是“银河-Ⅱ”“银河-Ⅲ”,惊艳世界!2010年,千万亿次超级计算机“天河一号”诞生,震惊全球。中国成为继美国之后,第二个能研制千万亿次超级计算机的国家。

  接下来是“天河二号”“天河三号”,震惊全球!更牛的,“天河二号”于2013—2016年三年间,实现了世界高性能计算机TOP 500排名六连冠!加上“天河一号”首次世界登顶,“天河”系列7次登上巨型计算机世界珠穆朗玛峰!

  从亿次到千万亿次,从“银河”到“天河”,科大团队在27年里完成5次不可思议的大跨越,以世界为之惊叹的“中国速度”实现从跟跑、并跑到领跑的跨越!

  美国总统奥巴马在不同场合多次提到“天河一号”,他说,现在不仅世界上速度最快的火车在中国,中国还制造出世界上速度最快的超级计算机。《华尔街日报》引用美国计算机专家的话说,这台机器毫无疑问是高性能计算领域游戏规则的改变者。这是一个转折,标志着经济竞争力从西方转向东方……

  而运算能力将比“天河一号”高200倍的“天河三号”E级原型机系统,这新一代百亿亿次超级计算机一年前通过了国家验收,即将亮相国际高端信息技术创新和竞争的舞台。核心系统全部自主研发,所有元器件都替代进口。打破了国外的技术封锁,登上了更高层次的国际领奖台。

  无论是“哈军工”时期,还是主体南迁长沙变更长沙工学院时期,再到国家军事重点科研攻关的国防科技大学,这支团队,为改变我军装备落后状况一直在殚精竭虑搏杀。

  20世纪90年代初,海湾战争的爆发,拉开了以信息化为特征的世界新军事革命序幕。精确制导与自动目标识别,是现代制导武器的“眼睛”和“大脑”。轻触屏幕,战场一览无余;指尖游移,指挥百万雄师……而所有信息化军事、国防大项目实现,超级计算必当先遣兵!

  于是,有了超级计算机零的突破,有了从“银河”系列到“天河”系列的逐步赶超。作为国家科技创新的强大支撑、经济发展的超强引擎,他们一直紧紧牵住自主创新这个“牛鼻子”,走好军民融合这步“先手棋”,去占领先机,去赢得优势。

  “不创新不行,创新慢了也不行。如果我们不识变、不应变、不求变,就可能陷入战略被动,错失发展机遇,甚至错过整整一个时代。”“在国际军事竞争日益激烈的形势下,唯创新者胜!”习近平主席的殷殷教导响在耳边,宏阔的战略视野、强烈的使命忧患,主席的话如雷贯耳。

  如今,“天河三号”立在新的历史方位和时代坐标的交点上,已将大历史的揪心之痛、大变革的时代风云,投射在一支创新团队上。

一、绝地反击,登峰从“银河-Ⅰ”起步



  要干,就瞄准世界一流。使命如磐抢先布局前沿领域,绝不跟在别人后面亦步亦趋,要在自身的极限上挑战。努力到竭尽全力,拼搏到感动自己。

  有一个战场,不拼刺刀,不见血光,却比真刀真枪更你死我活!那就是科技之战。在这个战场的前沿阵地,国防科技大学自主创新团队是排头兵、突击队!这场旷日持久的白刃战,远隔千山万水又近在咫尺的拉锯战,一打就是40年!

  很多人不知道,美国波音公司,60%~70%的研发不是靠实验而是靠计算;《阿凡达》超2/3画面都是算出来的。计算机通过超算的建模仿真,解决大型科学、工程领域通过理论、实验无法解决的难题。

  就此,“天河一号”可谓“神算”。

  一个飞机气动外形设计,原来要花三五年,运用“天河一号”进行辅助设计,几个月就可以完成;生物医学,复杂的蛋白质、分子结构,用“天河一號”数字模拟,能快速研发,短时间内从几十万甚至几百万化学物中筛选出有效的药物化学物;而快速构建数字地质模型,能够探明地层中是否有石油,并能精确计算出储量,借助“天河一号”,可以快速判断矿藏的开采价值。

  被当作算天、算地、算人、算未来的超级计算机,因其“神算”技能,被人类誉为探索自然奥秘的“天文望远镜”。

  “天河一号”都能如此,“天河二号”的能效怎样?

  时间:2013年6月17日

  地点:德国莱比锡

  事件:世界超级计算机TOP?500组织举行的2013年国际超级计算大会上,正式发布了第41届世界超级计算机500强排名,“天河二号”超级计算机再次登上世界超算之巅!

  这是继2010年“天河一号”首次夺冠后,我国超级计算机再次荣登榜首,再次将China推到巅峰上的领奖台!

  “天河二号”有多快?系统峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算。

  “天河二号”有多强?运算1小时相当于13亿人同时用计算器计算1000年,存储总容量相当于存储每册10万字的图书600亿册。

  “天河二号”有多大?由170个包括计算机柜、服务机柜、通信机柜和存储机柜组成,占地面积720平方米,内存总容量1400万亿字节,存储总容量12400万亿字节,最大运行功耗17.8兆瓦。

  “天河二号”有多牛?此前排名世界第一的美国“泰坦”,“天河二号”计算速度是它的2倍,在能效比相当的前提下,计算密度是“泰坦”的2.5倍!

  就是与自己的“天河一号”比,“天河二号”的计算性能和计算密度均提升了10倍以上,能效比提升了2倍,执行相同计算任务的耗电量只有前者的1/3!

  在计算这条路上,几代人跨越半个世纪的拼搏,历经每秒百万次、千万次、亿次、亿万次的角逐,中华民族终于站上了超级计算机的世界之巅!

  一路跑,啃下“要不来、买不来、讨不来,只能自己造出来”的硬骨头!

  一路闯,做前无古人、绝地反击、自主研发的异构协同的创新!

  如今到了“天河三号”……

1.一份超算缘,画出追赶超越的同心圆



  从天津“天河楼”集体“会诊”赶回来的廖湘科不顾旅途劳累,直奔新机芯工程例会现场。对他来讲,摘取超级计算机的下一顶“皇冠”是一项时不我待、只争朝夕的任务。

  “我们通过验收的‘天河三号模拟样机,它的运算能力将比‘天河一号提高200倍,而且它的核心系统都是自主研发,打破了国外的技术封锁,有望再次领先于世界。”“天河一号”“天河二号”曾在他分秒必争、从容不迫的指挥下,一次又一次问鼎世界超算最高峰。“所有元器件的国产化,可能比下一个‘天河三号登顶世界之巅还要艰难。军人,不攻最顽固的堡垒,那还叫军人?!”

  这天,坐在廖湘科院士的办公室,他没提任何成就,而是从一个“缘”字说起。却让我看到,从“哈军工”到国防科大几代“超算人”结实履痕画出的大圆!

  “银河”“天河”这个整齐的方阵,从40年前走来,伴随改革开放拉开阵营,历经六代掌门人。这其中,有四位像是天生缘定在一起。

  杨学军、廖湘科缘起1983年,我国首台亿次巨型计算机“银河-Ⅰ”在国防科大研制成功,实现了我国巨型机零的突破。同一个强国梦,让两个有志超算的年轻人同奔“银河”来。

  刚刚大学毕业的杨学军做出了一个决定:报考国防科大的研究生,从事我国高性能计算机的研制。录取难度非常大,他冒了很大的风险。事实也如此,6人报考国防科大计算机系,最终只有杨学军一人如愿。

  正读大三的廖湘科,抱着一个想法:要亲眼看看,能打败美国、日本,我们自己独立设计制造的、创造历史的超级计算机是什么样子。他毫不犹豫地邀几位清华大学的同学南下长沙,第一次跨进这所他崇拜已久的大学校门。

  “我就是冲着‘银河去的!”廖湘科清楚地记得,1978年,他还是湖南涟源一中一名爱好超算的高中生,就知道中国有百万次集成电路通用计算机问世,可国外早已研制出亿次巨型机。他也知道,一位老人南方谈话后,改革开放拉开了序幕。那时,这个中学生坚定了信念:一定要考清华大学,直接攻读计算机专业。

  如愿以偿的廖湘科,1988年再来国防科大,已是这所军事院校的硕士研究生。

  而此时的杨学军已在这所院校先后获得硕士、博士学位。在他一篇关于向量巨型机编译技术的博士研究生毕业论文上,慧眼识人的“银河-Ⅰ”总设计师慈云桂教授批注:“此人要想办法留下来。”

  这一留,串起了两大青年才子与这位中国计算机之父、中国计算机开拓者的大缘深情。

  查阅相关资料,在1993年4月27日国防科技大学下发《关于给“银河-Ⅱ”巨型机及有功人员奖励的通令》的名单里,我们看到了廖湘科。也就是说,这个年轻人被“银河-Ⅰ”召唤来到国防科大,带着自己的硕士论文进入“银河-Ⅱ”攻关组。荣立三等功,又意味着来科大没几年的小伙子,成了这个国家工程的主创人员之一。

  两个年轻人事后才知道,他俩太幸运了,这里被誉为中国的“西点军校”,是从事国防关键技术和先进武器装备研究、培养高级科学和工程技术人才的高等军事学府。一入伍,结识的就是慈云桂、周兴铭、卢锡城这些质朴踏实的超算“泰斗”级前辈!杨学军都没想到,“银河-Ⅲ”总设计师的接力棒交给了才31岁的他。

  杨学军和廖湘科从此捆绑成一个人,拼下了“银河-Ⅲ”。接力杨学军的,正是“师弟”廖湘科——他成了下一个高峰“天河一号”的总指挥和副总设计师。

  一份缘画出一个圆,超算梦、同心圆,几代人的几十年,竭尽全力一起奉献给了超算事业。

  第一代超算前辈是最难的,却顽强坚毅地拉开了中国巨型计算机赶超的序幕。

  慈云桂第一次急匆匆赶到张爱萍的办公室,是1978年3月4日的下午,这位时任国防科委主任,十分嚴肃地说:“上午,中共中央在北京召开巨型计算机研制部署会,会议由小平同志主持。你们的报告递上去了,巨型机研制的任务就交给你了。我是向小平同志立了军令状的,你也要向国防科委立军令状……”

  慈云桂两脚一并,每个字都掷地有声:“每秒1亿次一次不少;时间5年一天不拖;经费预算保证一分不超!”

  “立了军令状,意味着什么?——只许成功,不许失败。在战场上,立军令状完不成任务是要掉脑袋的。我们,要以脑袋别在裤腰带上的精神奋发图强!”慈云桂在动员大会上说这话的时候,比张爱萍首长还严肃十分。

  不久的3月18日至31日,中共中央、国务院在北京隆重召开全国科学大会,吹响了向科学技术大进军的号角。大会讨论时,小平同志重点谈到了计算机技术发展问题,高瞻远瞩大声疾呼:中国要搞四个现代化,不能没有巨型机!

  突围!冲关!跨越!

  可慈云桂知道,拿下亿次机不是儿戏。这高性能来自高主频和并行性,亿次巨型机的硬件研制进展还顺利,可软件开发进度却一直跟不上。

  “哈军工”创建之初,首任院长陈赓大将形象比喻他们这支队伍:“中国人民解放军是老虎,我们就是为老虎插上翅膀。”

  如今,突破巨型机研制,那是为国家插上翅膀!慈云桂当然知道是到拼命的时候了。

  受BSP计算机启发,慈云桂创造性地提出了素数模存储体交叉访问的构想。如模31和模17的无冲突访问,实现了存储系统化畅通;周兴铭、张德芳、杨晓东设计巨型机的“大脑”和“心脏”,将运算控制器变“一路纵队”为“多路纵队”,运算速度提高了一倍,解决了指令和存储控制器以及通道问题。习惯了严谨的周兴铭,在最后攻关时期,将主机上几十万条信号链路一条一条地计算卡关。凡不行的或余量不足的就改方案,有的设计推倒重来达4次之多。

  从今天的战场上看明天的战争,从今日的挑战中看未来的机遇。一个团队的战略眼光,才是为发展赢得先机的前提。

  “近20年的艰难攻关,我们突破了一系列核心关键技术瓶颈,总算为国家争了光,争出了中华民族的尊严。”年过九旬、在干休所疗养的胡守仁教授,忆起当年岁月,依旧神采飞扬,“可以说,国防科大计算机技术攻关历程,就是中国计算机事业发展的缩影。”

  1983年12月,我国首台亿次巨型机宣布在国防科大研制成功,通过鉴定。

  成功了!成功了!慈云桂、周兴铭兴奋得热泪盈眶,两个已不年轻、整日沉寂在实验室的军人,兴奋到跳起来。脚一落地再握手,俩人嘴里几乎同时蹦出毛主席的一句话:我们有自立于世界民族之林的能力!

  周兴铭后来说:我们的关键技术完全是自主创新,是美国都没有的。起初国家为这项任务安排了2亿元人民币。慈云桂带领我们精打细算,只花了3000多万元,还包括建科技楼、“银河”计算机房的费用。而且整个系统的研制费用大大低于预先的估计,不到预计的1/5,就是说为国家节省了4/5的开支。

2.科研攻关,必须杀出一条血路



  “银河-Ⅰ”成功了,我们高兴了,外国同行却开始卡脖子。

  “银河-Ⅰ”研制成功后,西方国家突然宣布向中国出口每秒亿次巨型计算机,而且价格十分低廉。过去他们的高新技术产品对中国“捂”得很紧,漫天要价。曾经我们非常渴望引进一台AD-10计算机,可对方开高价不说,还不愿意出最先进的机型。好不容易签了合同,对方却拖着不交货。实在拖不下去了,又提出一个让人难以接受的条件,机器不能安装在北京,只能在1000多公里外的哈尔滨工业大学落户,这无异于赤裸裸地告诉你,就是让你用不成机器。

  可“银河-Ⅰ”威武雄壮地登场了,美国卡了多年的巨型机却“鲜花般”送来。且降价幅度达50%以上,远远低于“银河-Ⅰ”的造价。真是来祝贺的?真就“仁慈”了?不,他们的意图是要抢占中国巨型计算机市场,把刚刚问世的“银河-Ⅰ”扼杀在摇篮里!

  陈火旺——“银河-Ⅰ”的总负责人,他知道自己在巨型机研制中有多大的责任。

  1982年,他们接到研制仿真机YH-FI的任务。那年6月的一天,美国丹佛的天低沉着,像一个不愿见人的老人。陈火旺却带领李思昆等四人远涉重洋来学习,其实就是忍气吞声看人脸色。但,他们记住了临走时總设计师慈云桂交代的:你们去学习国外大规模集成电路设计与测试自动化技术。重要任务是调研美国超级计算机软件技术发展动态,并结识几位美国计算机软件专家。

  必须完成任务,无论受多大委屈,也一定把先进技术多多装进我们中国人的大脑。初在美国待了24天,为了考察方便和节省出国经费,不住大宾馆,而是选择住在私人开的旅馆,一行4人,陈火旺和李思昆住一个房间、睡一张大床,李思昆体重150多斤,陈火旺才110多斤,晚上睡觉李思昆这边低,陈火旺那边高,陈火旺经常滚到李思昆这边。推他过去,过一会儿又压过来。李思昆说我们换个宾馆吧,找个便宜点的,行吗?陈火旺说:这就是最便宜的。凑合着吧,用节省的经费多买些资料回去。

  多买的资料却惹了麻烦。

  学习考察行程结束后,从丹佛乘飞机到旧金山。一出机场取行李,4个人的包全丢了。一路追踪直到第二天美国人把行李送回来,一声对不起,说是他们工作失误。其实,由于行李中带了大量美国购买的图书资料和磁带,行李被以安检为由卡住了。可见,美国对中国无时不在严格监控。

  可是,卡、堵挡得住中国人赶超的步伐吗?一肚子火的陈火旺他们回国了,憋久的气力如火山喷发。后面的研发,软件组跟其他几个研发机组开始抱团发力。在团队的每个实验室角落,都摆放着折叠行军床;一日三餐,都在实验室吃盒饭。最好的待遇就是深夜12点以后能吃到食堂的免费水饺。

  为了排除干扰,加快研制进程,陈火旺把软件研制团队拉到韶山滴水洞,一去就是50多天,闭门研究、实验,集中精力研发、推进,难题一个个被突破。

  从那以后直到今天,国防科大的每一代巨型机都统一叫成了——“争气机”!

  1984年10月1日,在国庆35周年阅兵后的游行中,“银河-Ⅰ”巨型模型彩车通过天安门广场,接受国家领导人和全国人民的检阅,慈云桂教授作为科沿工作者代表,登上了天安门国庆观礼台——“银河人”的骄傲啊!

  让美国AD-10公司万万没有想到,当全数字仿真机YH-FI在北京展示,他们总裁望着“MADE IN CHINA”的钢标非常惊异,不得不对在场的“银河团队”竖起大拇指:“你们的数字仿真技术,OK!”

  实际上,我们的自信是有底气的。1988年3月24日,一台YH-FI仿真机乘着208次列车由长沙运往上海。途中突然一声巨响,列车相撞,坐在后面的国防科技大学赴上海交机组的13名人员全部被掀翻在地,有一名研制骨干被撞成重伤……

  机器受损如何?试机了,当大家小心翼翼合上电闸,真棒,一次成功!且运行非常稳定。突然降临的考验成了仿真计算机品质过硬的试金石,这也是对周兴铭和研制团队精益求精、刻苦攻关的最好验证。

  主动抢任务是“银河团队”的传统。“银河-Ⅰ”是超算之父慈云桂在小平同志手里“争”来的。“银河-Ⅱ”又是一代超算人变着法儿“抢”来的。

  1987年,我国气象局曾向美国DEC公司进口一台小型超算机,只能算三天以内的天气。后来经多方谈判,想向美国租用一台IBM公司3000万次/秒的高性能巨型机,做5~7天的中长期天气预报。可外方就是不松口。一个上十亿人的泱泱大国,用小型机预测天气预报,几多百姓完全可以避免的重大灾难没有预防,只因我们自己做不出,也买不来一台先进点的超算机。

  实在看不下去也坐不住了。周兴铭感觉憋闷、压抑,他想喊,他想吼。

  一个夏天炎热的晚上,无心纳凉休息的周兴铭,走到办公室,正碰上同样心事重重的陈福接和陈立杰。两人分别是计算机系兼研究所主任、副总工程师,三人说起同一个话题,居然不谋而合,一致认为不能光“守业”吃老本,要突围“创新业”“建新功”。中国计算机技术不能永远跟在别人后面跑,要追赶时间往前赶啊。三人联名给党中央、国务院写报告,主动请缨研制每秒运算10亿次的“银河-Ⅱ”巨型机。

  主动出击,国家的需要就是我们的职责;

  主动出击,立志打破外国的高科技垄断。

  请战成功!在国家气象局提出申请后,“银河-Ⅱ”研制很快得到批复和立项。攻坚战在国防科技大学计算机研究所拉开序幕。周兴铭搭档陈福接总指挥,与“银河-Ⅱ”巨型机的研制者们,把科研的目光瞄准了当时世界上最先进的机型方案——四个中央处理机的并行计算机,决心用4年的时间走完发达国家10年走过的路。

  经过艰苦的方案认证和长达两年的10轮合同谈判,国家气象局和国防科大签订了购机合同,购机经费3100万元,既走军民融合之路,又减轻国家科研负担。1986年8月2日,意向书签订,标志着“银河-Ⅱ”计算机正式立项。再用相当于别人数倍甚至数十倍的心血和汗水,付出、拼搏,终于在1992年11月,“银河-Ⅱ”10亿次巨型机研制成功。

  很滑稽的一幕在国家气象局出现了:

  “银河-Ⅱ”顺利落户国家气象局,与原来国外进口的巨型机仅隔一道玻璃墙。两相比较,“银河-Ⅱ”不仅实现了进行中长期天气预报的目标,性能比外方机器更稳定。那台老式进口机不多时就遭淘汰。中國成功打破发达国家的技术封锁,让自主创新说了一句硬话。

  又是老伎俩,“回冲”,“银河-Ⅱ”诞生几天后,外方便宣布可以对华出口相当水平的巨型机。我们终于可以回拒:不劳烦你们,我们的巨型机“一机独大”屹立在我们自己的国土上!

3.一把“双刃剑”,刺痛人心也卧薪尝胆



  老一辈拼搏、献身超算事业,让杨学军看在眼里。可还有一处激发他潜能的点,是那些深刻在心上挥之不去的痛。

  那是在改革开放之前,中国不得不将勘探得到的石油矿藏数据送到国外处理,费用相当昂贵。受制于当时特殊的国际环境,中国的科学家了解国外巨型计算机发展的途径也十分有限,买一台回来则更不现实。胡庆丰教授回忆道:“这种亿次的机器,人家根本不可能卖给你!”

  那“玻璃房”的故事更是令几代人蒙羞。

  20世纪70年代末,我国某研究所从国外进口了一台高性能计算机,外方以技术保密为由,要求为这台机器建一个六面不透光的“安全区”,把机器锁在玻璃房子里。由美国技术人员专门管理,中国人上机操作,必须在外方监控下进行。不得接触机器和有关资料。他们始终控制着我国高新技术及其元器件的出口,死死地卡住中国发展的命脉。一种屈辱,正是中国超级计算机实现从追赶到超越的起点!

  从此后——

  每一次探索,都通向一条前人没有走过的路;

  每一回攀登,都是信心与勇气的严峻考验;

  每一项成果,都蕴含着长年累月的艰辛付出。

  杨学军是亲眼看到过这玻璃房子的。廖湘科更是直接联想曾经上海外滩公园规定“犬不许入内,华人不许入内”。国家、民族曾经的屈辱,难道在我们这一代还要延续?决不!

  可,他们还有更狠的——

  “银河-Ⅰ”亿次巨型机没有研制成功时,国际市场上,与它同等水平的巨型机售价惊人。而当“银河-Ⅰ”诞生后,国际市场上的巨型机立刻掀起一股“降价狂潮”,与其同水平的巨型机骤然降到数百万美元。发达国家为何如此“放血”?其险恶用心就是要让我们自己研制的巨型机失去市场,变成一堆废铁,从而失去发展的土壤,让一个国家和民族永远仰人鼻息。

  为什么,无论我们多么努力,相比美、日、英等国,总差那么“一点点”?那鄙夷的目光,指手画脚、横加指责的霸气,成了多少人挥之不去的痛。它深深刺痛国人的心,也让剑指眉心的我们卧薪尝胆、奋起拼搏。

  两位年轻帅才行动了!

  “银河-Ⅲ”立项上马的1992年,学校宣布了一个几乎让所有人都吃惊的决定:任命杨学军为“银河-Ⅲ”高性能计算机的总设计师。那一年,杨学军才31岁!

  老一辈力荐,领导同事信任。可这是扛鼎,扛的是国家和民族的尊严,扛的是军队和百姓的命运!杨学军只觉得沉甸甸的,但他不会退缩!

  好在,机遇也来了。

  1993年,已经演变为全球科技“奥林匹克”的超级计算机的较量,成为国际竞争的战略领域,其发展又遭遇“冰封”期,峰值进入瓶颈,再上一点都难。各国为提高系统整体性能,只能依赖于加大系统规模。比如计算机体积有几个足球场那么大,需要建一个专用的发电站才能满足它的功耗;日本的“地球模拟器”,虽然一度抢占国际TOP 500排名第一,但其机房竟需要四层楼,铜质电缆有上百公里长。

  超算技术再跨越,需要新的体系结构理论来支撑!这也意味着中国和美、日等发达国家处于同一起跑线,这机遇意味着,中国在超算领域决战崛起、冲击巅峰的时机已经来临!

  卢锡城院士后来回忆道:“当时,虽然沿着既往技术路线也能造出来,但却很难突破更高性能的技术。如果走国际公认的新一代巨型机的技术路线——大规模并行处理机,则难度高、风险大。及时抓住机遇,敢于为国分忧,勇于迎接挑战是我们取得成功的关键所在。”

  一个稳健保险的方案出台了:以千亿次量级的关键技术,实现百亿次巨型机,确保巨型机全面领先!战略方案一确定,“科研攻关,如同打仗攻山头一样,必须杀出一条血路!”作为总指挥,卢锡城带领科研团队分析论证后,果断选择了新路线。

  可是,两大挑战摆在团队面前:一是科研队伍正值换代期;二是技术难度大。“因为过去做的机器是向量并行的,现在要走大规模并行的技术路线,这是一个重大的跨越。在研制‘银河-Ⅱ时代,能使用的器件是中小规模的,到‘银河-Ⅲ,要自己来设计大规模集成电路。”杨学军回忆说。

  让他们没想到的是,这次探索的大规模并行处理机,解决了上一代没有联机的磁带子系统,以适合石油勘探、地震预报、天气预报等大量数据输入、输出的处理,这代机型,因此成为后来世界巨型机发展的主流方向。

  一场没有硝烟的战斗打响了。

  路由器通常被称为是互联网络的枢纽、巨大的立交桥和交通警察,要把南来北往的信息合理有效地调度。这里,把一个比特的信息当作一辆汽车,他们要让这座立交桥上的每个入口进出25亿辆汽车,要使这座立交桥每秒能通过400亿辆汽车,而且不能发生阻塞,这种吞吐量在国内前所未有。

  面对这一高新技术难题,“银河人”迎难而上。一支由40多名计算机专家、教授、博士、硕士组成,老中青相结合,平均年龄不到30岁的攻关队伍,他们以最丰富的想象,最新的思维,大胆地提出了一个又一个创新方案。经过对各种交换开关的性能进行了详细的模拟和比较,团队最终提出了超宽总线交换结构和高效的大步仲裁算法;建起一整套硬件仿真环境,大大缩短了整机调试时间;将“立交桥”的结构图发布到每个路口处,使每个路口的管理员都能够控制其他路口;将设想在模拟平台上实现,为高层软件的调试建立了基础,使核心路由器在软硬件上得到了最优化的结合。

  4个月一天天过去了,在计算机前,一群“痴人”、更是为国争光的能人,眼睛熬红了到水龙头前冲一把;人累病了,只要不倒下,接着再干……

  “麒麟操作系统”又进入了主题攻关,领衔主持的是崭露头角的廖湘科。

  2002年,“银河麒麟”总设计师廖湘科带领团队,创造性地提出可扩展密码服务框架的三态安全操作系统结构,研制出國内安全等级最高、军用增强的技术路线。从硬件、软件全面进行自主研发的高性能安全服务器,打破了国外B级以上安全操作系统技术的严格封锁。高安全的操作系统,也保障了我军重要信息的安全。成为我军唯一选型,又成功应用于航天测发控、电网调度等关键领域的操作系统。

  不久,美国国会专门就“银河麒麟”向美国政府呼吁,这个操作系统在军队的部署,已使美国网络战武器失效。

  中国人干得漂亮!

  强烈的“国家安全意识”,从“师哥”杨学军那里就影响着廖湘科:“虽然说科学无国界,但高新技术、核心关键技术,哪一项能买来、能引进?面对国外的技术垄断与封锁,中国人只能挺起自强的脊梁!”廖湘科还回忆道,“当年李国宽等一批专家教授告诫我,外国人要卡我们的脖子,一到核心器件、关键时刻就搞禁运,我们就要争这口气。如果我们不研制出来,就会给国家留下空白,将来必定受制于人。”国家安全早就是中国超算人的责任和担当。

  接下来,“中国芯”——“瑞星”芯片软件、“创新”防病毒卡(数据加密元件)以及“银河玉衡”核心路由器(高速信息网关键设备)和“银河麒麟”最高安全服务器,已被广泛应用于通信、电力、国防、航天、金融等领域,大大提高国产科技装备的安全水平,有效预防和杜绝计算机网络病毒的破坏传染,“黑客”侵袭干扰。

  改革开放以来军方各大单位都相继引进不少西方电脑产品及各种软件,花了大量外汇,随之而来便滋生形形色色的病毒程序,造成极大危害。杨学军在2002年第九届全国人民代表大会上发言就提出“构筑信息安全体系”的建议:建立统一的安全入口和病毒检测方法;构筑国家信息“防火墙”“数据加密”系统;加固电子信息安全网,提高电脑抗病毒能力;建立保密员制度,定期检查系统是否“染毒”;组建自己的集成电路生产企业,实现完全国产化。

  “麒麟”的研制过程中,一位研究员从电话里得到了女儿呱呱坠地的消息。可是,操作系统的测试正处于关键阶段,初为人父的他,在新生儿因感染性肺炎被送往隔离监护室时,却无法前去履行父亲的责任。

  一个星期后,他赶到医院,一把抱住妻子和女儿。妻子问:“女儿取什么名字?”他早就想好了:“就叫安琪吧,女儿和‘麒麟都平平安安……”

二、跨越:“天河一号”从并跑到领跑



  始终紧贴党和国家战略急需的谋划,抢先布局自主可控信息系统核心关键技术。下好先手棋、打好主动仗,抢占国防科技创新战略的制高点。

  走进国防科大的校门,能看到壁墙上镌刻着习近平主席欣闻“天河二号”研制成功所做的批示:

  学军、建伟同志:

  “天河二号”超级计算机系统研制成功,标志着我国在超级计算机领域已走在世界前列。我对这一成绩的取得表示热烈的祝贺!向参加系统研制任务的全体同志致以诚挚的问候!希望你们总结经验,再接再厉,坚持以我为主,勇于自主创新,不断强化前沿技术研究,为推动我国科技进步、建设创新型国家作出更大贡献。

  习近平

  2013年6月13日

  学军,就是“天河一号”的总设计师杨学军。总设计师是研制的灵魂。

  1997年香港回归前一个月,“银河团队”以峰值速度每秒百亿次、研制周期最短,宣告“银河-Ⅲ”成功!2008年10月,科技部正式将千万亿次超级计算机“天河一号”的研制任务下达给国防科技大学。打破学科壁垒,整合优势资源,200多人的团队分成4个创新攻关小组,组成“联合舰队”,大团队作战:五大硬件分系统、四大软件分系统,仅硬件就有3万多块印制板、8000多万个元器件、4亿多个焊点。“一天3个班,每周6天半。”领导钉在一线,一干几个昼夜几乎是每个团队的常态。封闭攻关期间,一干就是大半年,连家人都见不到。

  宵衣旰食的努力,终得回报。2010年11月16日下午,在美国新奥尔良市国际TOP 500组织正式发布的第36届世界超级计算机500强排行榜上,“天河一号”位居第一,震惊了世界。

  喜讯传来,正在机房忙碌的同志们一片欢呼,中国人等待得太久了!杨学军的眼圈湿润了,这一刻,他抑制不住内心的喜悦,即兴赋诗一首:

  梦幻天河弹指间,电闪巡地十亿年。

  滨海坐拥飞流急,倚天妙算出奇篇!

  “天河一号”计算一天,微机需要计算160年。就共享存储总容量而言,“天河一号”的存储量相当于4个藏书量为2700万册的国家图书馆。中国科学院软件所研究员张云泉说:“这是我国高性能计算机发展史上新的里程碑!”

  美国早在20世纪90年代就提出了做千万亿次巨型计算机的目标,直到2007年才实现。截至2009年6月,世界上仅有3台千万亿次的计算机。

  两年多后的2013年6月17日,最新公布的世界超级计算机500强榜单上,“天河二号”以持续速度每秒33.86千万亿次浮点运算,勇挫美、德、日等国的超级机,重返世界第一。

  瞄准世界科技发展前沿,敢为天下先、占领制高点。

1.高压下,“联合舰队”拿下“巨无霸”



  作为高新技术的战略制高点,超级计算机不断提高运算速度的过程中,峰值过千万亿次是一个难以逾越的“瓶颈”,是量到质的飞跃。要想冲关,必有绝活!杨学军、廖湘科们来了一场智慧狂澜和胆识风暴——“CPU+GPU异构融合体系”。

  从“银河”到“天河”的五次大跨越,世界巨型计算机发展规律是每十年性能高一千倍。如果2000年国际先进水平是一万亿次,到2010年肯定会达到千万亿次级。

  2006年,国家制定了“两步走”战略。而以杨学军为主的总师组,有了一条“CPU+GPU”的技术创新路线:将进行计算的CPU(中央处理器)和处理图像的GPU(图像处理器)相融合,以此获得高效率的计算结构。融合所发挥的效能,胡庆丰教授打了个比方:“CPU相当于主火箭,GPU相当于一个助推器,主火箭捆绑一个助推器,来增强它的计算能力。”

  他们心里明白,亦步亦趋永远差那么“一点点”,就永远受制于人。从每秒10万亿次直接冲刺每秒1000万亿次,弯道超车虽是冒险,100倍的跨越却是不多的机遇。极富创意甚至有点冒险的战役,太有魅力!

  翻100倍,直接向1000万亿次冲锋,实现历史性大跨越!

  “这跨越,不是通过单纯扩大规模来实现,而是需要改变整体结构。我们采用了全新的多阵列可配置协同并行的体系结构。”廖湘科给我们解释。2006年,在国际超级计算机速度达到百万亿次,我们尚未突破十万亿次,跨越到千万亿次,还要具备构建下一个量级——万万亿次计算能力,这个想法,超算强国美、日、英都不敢想。事实上,这个创新结构成就了“天河一号”,也成就了下一代高新计算机的主流结构。

  这是一次拼胆识、拼韧性、未雨绸缪的超前大谋划;

  这是一次不畏强敌、突破自己、实现超越的大跨越。

  其实,对“银河人”来说,这并不是第一次。当年的慈云桂带领大家研制“远望一号”远洋测量船中心计算机,不也是从每秒万次直接向每秒100万次冲刺?同样100倍的跨越,难度比我们今天大得多。

  拼,拿出性命也要拼!

  可是,真到实验里,剑走偏锋的怪棋并不好走。

  “要占领制高点,必须尽快跨越,研制千万亿次计算机。”最早提出“CPU+GPU异构融合体系”的杨学军说这话的时候,已带着“炸药包”,要炸出一条血路!

  “炸药包”是一篇论文。2007年6月,杨学军的《64位流处理器体系结构研究》,发表在国际计算机系统结构年会(ISCA)上,并被一家国际权威期刊收录。这是ISCA收录的第一篇来自中国研究机构、由中国学者独立完成的学术论文,也是计算机发展史上第一个由中国人提出的“异构融合体系”理论。中国科学家,为世界超级计算机技术突破“冰封期”提供了崭新的思路。

  中国与世界计算机强国开始了巅峰对决!

  在超级计算机研发团队,攻克一个难关就是翻越一道墙,如内存墙,功耗墙,造价墙,占地墙。这些墙都在一个整体里,翻越过去,它们怎么融洽相處?怎么协同作战?

  组联合舰队,抱团突围——硬件与软件、工程设计与工艺制作、一线科研人员与服务保障人员,整个大局一盘棋,既分工又合作,心往一处想,劲往一处使,拧成一股绳;建立行政、技术、质量三条指挥线,实施矩阵式指挥管理体系,又要科学统筹进度;超算机,提高计算效率是技术瓶颈;GPU,更是计算效率的“肠梗阻”。9个分系统攻关小组定期“诸葛亮会”,集思广益“二五八”、难题会诊“三六九”。

  可是,具体到攻克每一个“山头”,山真高、路真陡啊。

  杨灿群是“联合舰队”软件研发组组长,2007年,总师给他下达一项任务:评测GPU的计算性能。

  GPU只是一颗普通的芯片,与配套的存储器和外围电路构成显卡才能使用。像一个庙里,“和尚多了没水喝”,机组里CPU本来很卖力,一加进GPU,连原来的“和尚”都不挑水,效率始终在20%这个点上徘徊。一个15人的“突击队”来了一次长达4个月的“闭关”。主攻方向:调动GPU这群“懒和尚”的积极性,让它们多“挑水”;项目领队:软件专家、项目组长杨灿群。

  这帮远离家、躲开熟人的小队伍,整天猫在那栋三层小楼里,眼睛只盯着显示屏,从早上7点盯到午夜、次日凌晨。连续数日没有战果,急坏了领队杨灿群。他躺在床上辗转反侧,闭上眼睛满脑子还是那些波涛般翻滚的数据。突然,他隐隐觉得下午眼帘上滚动的一些数据低于设计目标,他一骨碌爬起来连线办公室电脑,果然发现GPU一部分计算资源被忽略没用起来。兴奋难抑的杨灿群,当夜着手程序优化……

  2009年9月30日晚,杨灿群加班到次日凌晨5点多,太累了,连阅兵都没法看,心里一直想着3072个节点,为什么合在一起整体计算,就算一把退一把、算一把错一把?瓶颈阶段的关键技术不稳定,让他吃不香、睡不着,病了也还熬着……

  自己实在是满负荷工作,疲劳至极,真尽力了。突然,“疲劳”二字,像精灵一样跳出来。对,芯片不也跟人一样,只想让它不停歇工作,不调节、不“安抚”,如眼下自己的身体,也在“罢工”,何况那些“懒和尚”。

  从逆向思维、人性化考虑这个问题,又像小孩儿学走路,开始不能太快,缓慢走稳了,才能走踏实、走得远。汽车、飞机,突然刹车、紧急降落,阻力和拉力跟上才能维持平衡。GPU也有生命,供电足不足?粮草够不够?电压够不够匹配?对,节奏!调慢点,稳下来。想到这,杨灿群把整个节奏均衡好,尤其注重过渡状态的每个节点。

  封闭攻关的岁月里,先后历经无数次实验、改进优化8万余次,终于发现“和尚”们的运动规律,找到了“CPU+GPU”高效协同优化的突破口。解决了超级计算机CPU间高速高效互联通信的世界难题!

  再优化,计算效能提升到每秒1890万亿次;再攻关,每秒2339万亿次,已经大大超出“美洲虎”的1767万亿次。这已经是一个很不错的峰值了,此时的“天河一号”已是事实上的世界第一了。

  杨教授与同事们并不满足,他们认为“天河一号”仍有潜力可挖。只有把“美洲虎”甩得更远,“天河一号”拿世界第一才更有把握。

  性能优化仍在继续,但进展还是艰难。

  北京处处都高速。这天,杨教授的车在京津高速路上飞奔,通过一个十字路口时,杨教授脑海里突然闪现出一个灵感——如果把计算机网络比作城市交通枢纽,网络路径就是一条条城市干道,这些干道的交会点,往往就是交通拥堵源,车辆只有合理放行才能保证交通畅通。“关注网络路径,修改参数,进行验证优化……”杨教授的电话当即打到正在进行性能测试的同事手上。当晚12点多,新的测试结果出来,果然,速度达到每秒2490万亿次,第二天又有新结果——每秒2507万亿次,计算效率达到了53.3%。

  涨,涨!废寝忘食、揪心扯肺,就是为了这些数值的攀升。“今天涨了吗?”成为杨灿群团队碰面习惯的“问好”,不知道的还以为他们是炒股高手。

  这下,每天24小时换人不停机地分析数据、调整代码、反复测算。到2010年10月30日,在向TOP 500组织递交性能测试结果截止日之前,他们再下一城,将系统计算效能优化提高到了每秒2566万亿次,计算效率达到54.6%的世界最高水平。正是凭借这一数据,“天河一号”摘得世界第一的桂冠。

  其实,GPU的计算效率的最高值,国际上一般能达到20%,他们最后提高到70%以上,创造的是新的世界奇迹!

  不停歇,再闯关。

  超级计算机要CPU+GPU算得快,还要有个快捷通畅的网络系统,让各种信息在“立交桥上”跑得快。正这时,被称为千万亿次超级计算机“通信网络立交桥”的新型交换机方案出了问题:美国芯片制造商公开反对,他们的技术工程师甚至跳出来作梗阻挠。

  走自己的设计路线?一切要从头探索,创新难度大、风险高。按美国人的方案?成功有把握,但没有创新和优势,还后患无穷。

  想永远甩掉别人的束缚,就得靠我们自己!走自我创新之路。创新团队就连最年轻的90后都说出:“你不让搞,我还偏要做出来,让你们看看中国超算人。”

  10个月,突破多核多线程系统架构技术,异构融合体系结构、基于高阶路由的高速互联通信这个国际难题,也就是64位8核“飞腾-1000”通用CPU,成功试用到“天河一号”上。我们新一代超算机,才有自己的技术“核心”和妥妥的“中国芯”。

  一系列的难题像占领山头的铁军,小暗堡、小顽抗一个个被顺手拿下:

  研制成功高阶互联交换芯片、高性能互联接口芯片;

  研制成功4类节点机、2套网络、15种印制电路板;

  相应的操作系统、编译系统、并行程序开发、环境与科学计算可视化系统……

  “假如人生能实现一个梦,我的这个梦,就是让中国在世界高性能计算领域拥有一席之地。”40年前,慈云桂教授这样说道。如今,“奋勇拼搏,敢于挑战,用创新成果满足国家和军队紧迫需求,这是‘银河人应有的担当,也是‘银河精神更深层次的传承。”廖湘科说。

  “天河”誕生后的短短一年里,CPU+GPU的异构体系结构已成为国际千万亿次超级计算机的主流结构。而生产GPU的美国厂商英伟达公司,也因此身价大涨。

  美国用7年时间研制千万亿次机,中国研制“天河一号”一期系统只用了4年,技术升级和系统优化到二期系统,仅用了1年。大跨越、高效率,“银河人”创造了又一个惊人的中国速度!

  外国人不能不佩服,在超级计算机体系结构的路上,中国这台火车头,拉着世界往前跑。

  可“银河人”不敢松懈,为了下一个更美的梦想,直到今天,国防科大的“天河楼”,每天凌晨都是灯火通明。很多新成果,都在凌晨三四点钟产生……

2.创智攻坚,鏖战“中华军芯”



  2010年,攻关到关键节骨眼上,校党委推荐、时任中央军委主席胡锦涛任命,廖湘科成为这个工程的总指挥和常务副总设计师。

  从此,杨学军、廖湘科俩捆绑成一个人,舍命往前扑。

  “能力很强!”这是同事们对廖湘科的一致评价。计算机学院教授张民选回忆说,一次“银河-Ⅲ”调机时,发现一个硬件设计缺陷影响到整个系统的运行,在无法替换硬件的条件下,廖湘科竟带领软件队伍,用“打补丁”的方法避免这一缺陷。

  当时的廖总指挥,已是积累了几十万字的学习资料、善于思考和认真负责的学院带头人。在“天河一号”的系统研制中,廖湘科目光紧盯技术前沿,提出了当时国际领先的虚拟化网络计算支撑技术和多层次大规模系统RAS技术方案。当这一核心技术有了突破,“天河一号”才真正实现从百万亿次到千万亿次的跨越。

  廖湘科整天泡在机房查程序,机房俨然成为他的第二个家。有一句打趣话很著名:“查程序就像玩游戏一样,是会上瘾的。”不经意的一句话,给人以丰富的想象:那无数次的加班、熬夜,在这“上瘾”二字的掩护下,变成自得其乐的陶醉。而其间的种种困难,也因为“上瘾”,转成轻描淡写的略笔。但谁能说这“上瘾”不是一个科研人员,成就我国高性能计算机的踏实履痕?

  不久,他特别能战斗的团队中,有人说出同类话:技术报国,我们也会上瘾!

  “上瘾”的大有人在,教授陈书明算一个。

  专以扭转我军武器装备核心元器件受制于人的被动局面为己任,陈书明报效国防科技事业36年,带领高性能微处理器创新团队,专铸“军芯”,打造我们自主研发的“中国芯”。

  20世纪90年代,西方国家对我实施禁运,我军某型战机研制因缺少核心芯片而受阻,“中华军芯”的任务被军委提上日程。两年时间,飞机要用国产芯片上天,这是什么难度!国内传统的芯片研制单位都不敢接这个任务,此时陈书明一席话中肯又有力:“别人的芯片买不来,买来了用着也不放心,外国人能做成的,我们一定也能!”他带领团队在誓师大会上临危受命——一定要实现战机核心芯片国产化替代!

  可是,每一步都那么难。

  图纸铺开有几个足球场那么大。当时,没有先进的工具软件,芯片设计只能靠手工绘图,桌上展不开,陈书明就趴在地上画图纸,一趴就是几十天,手肘膝盖硌青了磨破了,眼睛盯着图纸时间长了头晕目眩,腰背酸痛导致人都站不起来,每次想要去吃饭,都要坐在地上休息一下才敢动。就是在这种人力物力、技术支撑极度匮乏的条件下,陈书明等人仅用不到两年的时间,研制出我国首款用于战机的芯片。看着我们的战机已成为我空军主力机型,驰骋在祖国蓝天,陈书明和他的团队哽咽了,泪水模糊了双眼。

  作为国防科技大学微电子和固体电子学学科的主要创建人和领军者,陈书明对自己的要求近于苛刻,他知道,这“芯”,是耐心配细心、核心配精心,对细节只能精益求精。科研中哪怕一个细小的疑点都不能放过,他甚至经常深夜给同事打电话一起约到现场解决问题。

  在技术路线上的高瞻远瞩使陈书明团队在正向兼容DSP设计技术、抗辐照单粒子加固技术、自主指令集多核万亿次DSP结构等领域达到国际领先水平,为其承担国家重点项目研制任务积累了雄厚基础。

  机会从来就是给有准备之人。

  陈书明早在“十五”期间就布局开展辐照机理及加固技术的研究,抗辐照高性能DSP是空间辐射环境下实现信息处理的核心关键元器件之一,是发展航天工程的基石,他的准备是有眼光的。2009年国家用于宇航器的抗辐照芯片重大专项任务,责无旁贷地落在了陈书明和他的团队肩上。

  可从此坎坷不断,甚至整个团队被逼到了绝境。

  那是一个深秋10月,难度最大的顶层时序问题终于暴露出来,由于设计规模巨大,工具软件失去作用,如果放松要求,必然达不到设计目标,而一味坚持目标又几乎不可能实现,团队成员近乎绝望。

  别人可以绝望,陈书明不能!

  作为带头人,他主动承担起这空前的压力。把自己关在办公室,仔细分析设计数据,梳理数据流向,精确推断进度,顶着巨大压力和风险,提出了顶层设计的一揽子新方案。总体设计推倒重来,伴着很大风险,一系列相关设计也要重来。

  经过细致评估,陳书明毅然决定按新的顶层设计执行。

  时间紧,他带领团队“高效,再高效”“精细,再精细”,把高难度的科研攻关变成每天工作常态,另加“闭关修炼”,断绝与外界联系,没有周末和节假,没有白天和黑夜,一个团队,心里、脑子里只有那颗芯片!

  经过一个月的艰难角逐,时序违反的路径从2万多条,逐渐收敛到几千条、几百条,最终完全收敛了下来。

  突围出来的陈书明像历险归来,他感慨:“这就是打仗,科研岗位就是战场,不仅要艰苦攻关,还有流血牺牲。”

  说到这,才是他最痛的。团队成员中李振涛、胡封林得了心脏病,扈啸低血糖晕倒在办公室……陈书明自己也得了糜烂性胃窦炎,完成任务后才到医院治疗。早年和陈书明战斗在一起的老战友有的已不在人世……

  又是两年时间,我国第一款宇航级数字信号处理器诞生。完成任务的陈书明连气都没松一口,又朝着下一颗“芯片”进发了。“不敢歇气啊,芯片研制事关重大,我们不提前赶超,多准备些,哪一天被别人卡了,就被动了。”

  就这么主动出击,就这么决不停歇,让他们连续完成:

  我国第一颗正向全兼容DSP芯片;

  第一颗军用异构多核DSP芯片;

  第一颗抗辐照高性能DSP芯片。

  一个胸怀祖国、志在“军芯”的自主创新团队,在不断创造第一的奇迹中实现“中华军芯”的跨越式发展。

3.为超算,许多人倒在拼搏的路上



  “天河团队”平均年龄只有32岁,博士占60%以上。在总师组,有两位副总师才刚30岁出头,在一线攻坚克难的都是30岁左右的年轻人。正是年轻的他们,常常把自己封闭起来,足不出户,潜心攻关,硬是凭着一股“不破楼兰终不还”的决心和勇气,突破掌握了一系列关键技术。

  时光流转,“银河”跃“天河”,全是在一条精神河流里奔涌,那就是“银河精神”。这精神形成于研制亿次巨型机的全过程,但追根溯源,它在建造超级计算机之初已慢慢萌芽。那是多少视国家荣誉高于一切的科研人做出巨大牺牲才得来的。

  一位副总设计师,患有糖尿病等多种疾病,在“天河一号”二期硬件系统安装调试期间,在中心机房整整坚守了半年时间,起五更爬半夜,生活、饮食不规律,导致病情不断加重。他一直不离开攻关岗位,直至从美国传来“天河一号”名列榜首的消息,他才走出机房,住进医院。一个小伙子做了手术,不能站立也不能久坐,就跪着趴着干活。一位年轻的硕士生,长期在嘈杂环境中熬夜,头发一把把地掉也全然不顾。

  这是一群信仰坚如磐石、任何诱惑都动摇不了的军人。很多人觉得,恪守“银河精神”的他们有点傻。他们可以有更多的选择:跳槽到企业、转业到地方、出国时留下……

  1990年,还是讲师的廖湘科在深圳出差,一家合资企业的经理看中了他,并许以非常优厚的待遇,但他却婉拒了;邓让钰是微处理器领域高端研发人才,他数次拒绝诱惑,潜心投入攻关;王睿伯是系统软件领域的佼佼者,他说:我们首先是军人,然后才是科研员。超算是我们的事业,我们的使命,只要国家需要,我们都会义无反顾。

  “关键取决于你的价值取向,你的人生定位。”张为民教授诚恳地说,“任何一个国家都需要军队,而军队永远是负有特殊使命的。既然选择了绿军装,就得献身国防。我们泱泱大国,总要有更多的人坚守一些东西。”

  胸怀祖国的人生理想、献身国防的目标定位,使这帮科研人以苦为乐、甘于奉献。就像邓教授的总结:“我们的工作状态,一个字——累;两个字——快乐;一句话——苦并快乐着。”

  不仅他们自己,他们的家人也都在为他们和他们的事业默默付出和牺牲。

  1994年,“银河-Ⅲ”立项上马,31岁的杨学军担当大任,工作压力可想而知。当时,女儿刚6岁,妻子也是研制团队的骨干。两人谁都没有时间料理家务、照管孩子。经过反复思考和商量,杨学军动员在老家当中学老师的母亲提前退休,来长沙为他们照顾孩子。

  “当时,处于一个非常矛盾的境地,当时妈妈54岁还没到退休的年龄……妈妈靠自学考取了教师资格,担任初中数学老师的她还是全国优秀教师。关键,她热爱岗位、热爱学生,是学校和孩子们离不开的人。”杨学军说起这些,满怀愧疚。后来,母子俩陷入空前的两难:一个知道母亲的难处,一个知道儿子的志向。最后,母亲流着泪辞了职,只身南下。“我觉得,学军的事是国家的大事,我做出牺牲,虽有不舍但也值得!”

  偏偏,“天河一号”研制期间,杨学军中风瘫痪的父亲身体越来越差,老人怕儿子分心,执意回老家女儿家养病。那时,杨学军正在机房里忙得昏天黑地。不久,老人驾鹤西去,心如刀割的杨学军赶到老家,“咚——”地跪倒在父亲的灵柩前,痛哭失声、磕头不止。他能说什么?他能请求父亲原谅?一头是国,一头是家,自古忠孝难两全!

  在“银河团队”,谁没有过这样的愧疚,谁没有对亲人的牺牲,谁没有过动人的坚守,谁没有过毅然的舍弃?

  同样的两难也发生在周兴铭的身上。也是在机房里拼命的时候,小妹突然离世,母亲痛得如同死了一回。把母亲接到了长沙,她不习惯执意回了上海。母亲孤身一人,整日郁郁寡欢,不久也患上了癌症。老人希望儿子调回上海,但“银河-Ⅱ”也需要他这个总设计师!无奈之下,周兴铭动员妻子转业,回上海照顾老人。妻子哪舍得,背着丈夫流泪,含着微笑告别……她最终脱下心爱的军装,离开丈夫,丢下事业,带着两个孩子回去照顾婆婆。用一个女人孱弱的身躯,为丈夫的事业撑起了一片蓝天。

  周兴铭31岁才结婚,婚后不久便开始“8年抗战”,151计算机让夫妻长期两地分居。没承想,到50岁又过起了单身生活。一个人在长沙,他深夜回到家里想喝口开水,提起暖瓶才发现是空的。干脆把办公室和机房当成家。饿了,随便吃几块饼干;困了,找个地方打个盹。实在需要补充营养了,炖上一大锅牛肉,放冰箱里,连续吃上一星期。他家的柜子上、桌子上、床上,除了图纸,就是各种资料,哪像一个家,整个就是一间研究室。

  那是一个元旦,早上踏着雪去食堂吃饭,走近一看,食堂关门不开饭,全休假了。他倒十分乐观,全军调过来的师以上的干部到学校都没带家属。桥头小店弄个房间、摆个圆桌,六七个干部到吃饭时就来,带点咸菜再炒俩菜,坐在一起聊着聊着,又开起了临时工作会……

  1992年11月18日,“银河-Ⅱ”计算机鉴定正式揭幕,周兴铭带着一脸倦容从机房里走出来,出现在专家面前。他一开口,话语是那么掷地有声:“只有能战胜任何艰难困苦,为了国家和民族的利益,勇于牺牲一切私利,乃至生命的英雄群体,才能研制出高水平的巨型计算机!”

  是的,用生命!

  这个过程如此悲壮。紧张的攻关途中,多位同志积劳成疾,倒在了岗位上,再也没有起来。

  患肝炎、癌症、肺病等英年早逝的,35岁的俞午龙、40岁的张树生、41岁的王育民、43岁的蹇贤福、49岁的钟士熙……一位老教授沉痛地说:“银河”机房地下的英灵们,可以组建一支“银河研究队”了。

  冲刺关头,重病在身的蹇贤福副教授,不顾众人劝阻,忍着癌细胞吞噬躯体的剧痛,将科研资料搬到了病房。他说,“剩下的时间不多了,要抓住有限时间为‘银河的研制多做些事”。化疗让他无力支撑身体,为把自己亲自积累的实践经验整理留给战友,靠在床头握笔的手不停颤抖,他仍坚持写。瘦成干柴的手,快托不起厚厚的5个大本子,当看到战友含泪接过,他微笑又安详地闭上了疲惫的眼睛。

  步步是坎的攻关路上,有人以健康和生命做加速器,去赢得国家的尊严,去实现人民的期盼。

  年仅35岁的讲师俞午龙就是一个。为设计出更优的运算控制系统,他连续5天5夜没有合眼。到了第6天深夜,妻子实在看不下去,从床头柜里拿出剪刀,一把抢过桌子上的图纸,冲着他吼:“你再这么干,我就把这些图纸剪掉!”小俞只得顺从地躺了下来。第二天一大早,他出差了。他这一去病倒在出差的路途上,就再也没回来。弥留之际,他握着妻子的手说:“我实在太累了……”

  “银河-Ⅰ”的总设计师、我国巨型计算机之父慈云桂,生命的最后一刻还在工作,73岁的他把一生獻给了超算事业,也是太累,心脏病发作……鉴于他所做出的重要学术贡献,国际人工智能学术会议专门为他默哀三分钟。

  在巨型机研制征途上,在初心不改生命倒下的地方,有永恒的精神在传承,有耸立的丰碑永不朽!

  倒下一个,站起一片。“银河精神”就是从这个悲壮的年代开始生根,萌芽,发展起来,再汇聚成一股无形的力量,影响着一代代“银河人”。

  像一束火炬,默默地燃烧;用生命星光,把夜空照亮;如一群星光,融入星光璀璨的银河。

  从亿次到千万亿次,从“银河”到“天河”,创造让世界为之惊叹的“中国速度”。

  “中国速度”,又绝不是简单的计量单位——

  是他们为国勇攀科技高峰的醒目标刻;

  是他们拳拳报国心剧烈跳动的频率!

  更是对国家的忠诚和使命付诸在自主创新的“魂魄”。

三、跨越:“天河二号”从奔跑到领跑



  要牢牢扭住国防科技自主创新这个战略基点,大力推进科技进步和创新,为战斗力建设服务。努力在前瞻性、战略性领域占有一席之地。

  高性能计算机是个充满火药味的竞争领域,不能松气,一口气都松不得,因为——保持第一比拿下第一,更难!

  2010年11月,“天河一号”高性能计算机系统,以绝对优势超过美、日、英同类机。但这第一的桂冠只保持了短短的7个月。“天河一号”被日本的“京”超过。此后,美国的“红杉”和“泰坦”又先后夺得头名,排名世界第一。对于国人来说,这一天似乎来得有点快——仅仅几个月,“天河一号”就失去了全球最快的“桂冠”。

  各方议论沸腾,可“天河人”却出奇的平静。“天河一号”副总设计师胡庆丰教授淡淡地说:“谁都只是暂时领先。”这意味着这个顶尖科技领域你追我赶、你超我再超的局面炙手可热、充满火药味。它随时都会被超越,更难免有硬件与软件的意外故障,8000万个元器件和4亿多个焊点,如此精密的庞然大物不能有一丝差池。

  那天晚上,“天河楼”的灯光比平时熄得更晚一些。犹如7个月前“天河一号”获得世界排名第一时一样,面对纷至沓来的贺电、亲朋好友的祝福,他们没有沉醉。那晚,像任何一个平常的夜晚,加班攻关的灯光依旧亮到第二天……

  大志无言,这平静中蕴藏着巨大的力量。在“天河人”眼中,“被超越”只是新一轮超越的开始!

  副总设计师胡庆丰对我们说:“世界第一并不是最终追求,我们更看重的是第一背后有自主创新的技术支撑,而不是简单的技术堆砌。在科技前沿领域,强国交替领先是一种常态,我们的目标是让超级计算机的自主创新技术始终名列前茅。”

  我们做到了,在此之前的20年,无论顺境还是逆境,是成功还是失败,全力以赴咬住一个目标:用自主创新的国产货取代充满危机的进口货。

  如果说,“银河玉衡”路由器、“银河智能工具机”、“银河麒麟”操作系统的自主研制,是我们在信息领域自主可控的路上迈出的第一步的话,那么,“飞腾”系列CPU、高阶互联交换芯片、高性能互联接口芯片的自主研制,则为“天河二号”最终超常发挥、惊艳世界奠定了坚实基础。

  廖湘科说:“在超级计算机的巅峰对决从来没有止境,中国已将王者风范铭刻史册。即使被别国超过,名次已不重要,重要的是在世界超算领域中,我们就是一座高峰,稳坐世界强国之列,被世界各国当最大的对手,这高度和格局很重要。”

  到自己真正接手团队,廖湘科才深有体会。“没有哪一代人能像我们一样,20岁到50岁之间,赶上国家发展步伐之巨大,这才是我们足够的支撑、广阔的空间和真正的机遇。作为超级计算机的‘国家队,好比家中的长子,任务越重、挑战越大,越要扛鼎。受累多一点也是幸福的。”

  另一段话说得又多么相似,那是被境外媒体誉为中国“土产”计算机奇才的杨学军说的:“国家和军队对国防科大的人才培养和科学研究提出了迫切要求。‘士为知己者死,国家就是知己,她为科研人员提供了舞台,我们就要为这个事业拼尽全力。”

  一个感恩着视国家为“知己”,一个把自己当国家科研“长子”。两代超算掌门人,都是紧贴党和国家战略急需,抢先布局核心关键技术。面对日新月异的信息技术发展,廖湘科已带领团队开启量子计算、智能计算等最前沿的前瞻性基础性研究。

  曾有人询问为什么要征服一座又一座高山时,一位登山家给出了这样的回答:山在那里。

  山在那里,我们自己就是山!永远在心里虚拟一座最高的山,那山可能是外国列强,要超;那山可能就是我们自己,同样要超!

1.前瞻布局,巨型机终于印上“中国造”



  “天河一号”出台后,许多人关心这台巨无霸“中国创造”占比成分——它有多少“中国芯”?

  自主研制的高阶路由芯片和高速网络两款芯片,其性能比目前国际商用的芯片还高两倍。“天河一号”二期系统中首次部分采用自主研制的“银河飞腾”的芯片,有2048颗。虽然只占CPU总数的1/7,但国产超级计算机已经拥有了自己的“中国芯”。

  廖湘科说:“针对部分芯片依赖进口的局面,国防科大1999年就前瞻布局,攻关组、研究所都相应成立,就是攻克配套芯片、嵌入式芯片和微处理器的研制生产。”

  不久之后,突破了多核多线程系统架构技术,研制出64位8核“银河飞腾1000”CPU,一举打破了国产超级计算机CPU依赖进口的局面。而“麒麟”操作系统,就像用户可定制自己的私密工作空间,租用了银行保险箱一样,钥匙和密码都在你手里,其他人甚至系统管理员都不能介入,而且“银河”操作系统有关内核和接口是我们自行定义和自行研制的,黑客无法掌握和攻克。

  在廖湘科接手总设计师之后,一波三折的比特级IB交换机,在实现“中国造”的研制过程中,太不容易。

  比特级IB交换机美国当时刚出样机,国内还没有解决这个关键技术的先例。可“银河团队”瞄准一流定位:挑战10万亿比特级。

  这是吃了豹子膽!一家与他们有过合作的美国芯片制造商的技术人员连发了三封邮件不予配合,理由是:他们用了两年多的时间才完成,中国想做成,没有我们的帮助,根本不可能。

  “小看人!”创新团队憋着一口气,在无法获得技术支持的情况下,第一个突破,是发现国际设计规范中有一个重要缺陷——他们所使用的矩形反焊盘是导致信号传输损耗大和传输阻抗不连续的主要原因。

  关键问题找到了。团队研发人员再次打破常规设计理念,迅疾调整创新思路,让关键技术参数远远大于国际设计规范的技术指标。创造性地发明了跑道式和哑铃式反焊盘,并通过三个多月的反复迭代仿真,得到了全面的设计规范,结果让美国人都大跌眼镜:性能远远优于美国芯片制造商的技术要求。

  2008年10月到2009年7月不到一年,10万亿比特级IB交换机系统就研制成功,以超健康、完美的“中国芯”在“天河一号”系统中得到完美应用。实测技术指标完全达到或超过同类产品,而成本只是同类同规模产品市场售价的31%。

  随后不久的国际学术交流会上,当初预言他们“必将失败”的那位外国专家竖起大拇指:“了不起!如此完美地解决高速信号系统传输的难题,这么快就研制出了稳定可靠的先进系统。”最后还真诚地加了两声,“对不起!对不起!”

  廖湘科时常反思,“天河一号”为何在整体运算速度超过美国进入世界领先地位,是因为互联芯片、CPU芯片等大量取代原来进口芯片,在异构融合体系结构、高速互联通信、高性能虛拟计算领域等方面都有创新性突破。

  “天河二号”因此迅速落户国家超级计算广州中心,在海量数据处理、云计算和存储、“智慧广州”信息系统建设、先进机械装备设计、动漫制作、基础研究等方面有上乘表现,利用率达80%以上。

  从“银河-Ⅱ”开始,廖湘科就与“银河”一起成长,参与了五代机器的全部研制过程。他是最有发言权的专家,但科研中,他最先听大家的意见。

  一个阳光很好的下午,我坐在廖湘科院士的车上,听他边开车边聊。

  “我不喜欢上课,就喜欢考试。”廖湘科幽默地说出这句,我们能想到这个清华学子的自信与实力。“那时在清华,很好的学风,各种人才都有。一呼百应的领导人才,叱咤赛场的体育健将……我嘛,就是被‘剥削、被‘压迫着干活的。”原来,他从大三起,在科协的组织下,和几个要好的朋友就开始了专业实践,“也就做点零活……”清华开放的实验室环境,良好的实验条件,极大地锻炼了他的动手能力。同时,更提高了专业水平。仿佛就是为他日后登顶世界高峰提前做准备的。

  “少得可怜的睡眠时间,锻炼的时间都挤不出,这不,长这么胖……”一种幽默调侃自己,透露的是这位科研一线斗士背后的艰辛。

  廖湘科带团队有一种透明的赤诚。“最好的一点,是技术人员可以批评领导。”“如果你的下属批评你……”我问。“那我就批评我的领导呗。”偶尔透出的幽默和单纯,常常就显示出他的大度,“错了就改嘛,你不把它当面子问题,它就不是面子问题。”就连批评下属,也流露出保护的提醒:“连这个都不会做,还不如去做领导。”

  直率敢言的背后,是他过人的专业水准和强烈的责任心。一句淡然的“清华人嘛,就应该要好一点。”流露的是应对激烈竞争舍我其谁的霸气,迸发的更是应对急难险重敢为人先的豪气。

  过硬的专业知识和实践能力,在各项攻关中,廖湘科答疑解惑、出谋划策,他又成了当然的“师傅”。久而久之,“廖师傅”就成了他的雅号。饱含了敬重和信任的称谓,在他嘴里又化为一种轻松:至于所谓的“威严”,恐怕是树立不起来了。

  看碟不用动脑筋,那是休整;喜欢请团队看电影,是另一种放松和另一种凝聚。曾经喜欢看武打小说,那民族魂中的坚韧、求胜,是不是浸润到他骨子里、用进了科研里?

2.建服务国家战略需求的创新平台



  国防科技大学,这座前身为著名“哈军工”的高等军事学府,作为超级计算机研制的“国家队”,一直牵动着习主席的目光。

  2013年夏,“天河二号”再登世界之巅,习主席做出重要批示:“坚持以我为主,勇于自主创新,不断强化前沿技术研究……”

  夏去秋来,当年11月,习主席亲临国防科技大学视察。习主席又从这里发出号令“要牢牢扭住国防科技自主创新这个战略基点,大力推进科技进步和创新,努力在前瞻性、战略性领域占有一席之地。”

  “习主席和科技创新团队代表一一握手、亲切交谈……”廖湘科回忆当时的场景仍记忆犹新。

  2015年举行的国家科学技术奖励大会上,习主席接见了廖湘科等获奖代表。作为国家科学技术进步奖特等奖获得者、“‘天河一号高效能计算机系统”项目第一完成人、“天河二号”总设计师,廖湘科代表全体获奖人员发言。

  基点定在何处,军队的方位就在何处;战略指向哪里,军队的未来就在哪里。

  2018年的“中兴”事件和随后的“华为”事件,进一步证明了“核心技术买不来”,把核心关键技术掌握在自己手里是事关国家安全和民族自立的大事。这年“中国十大科技进步奖”,“银河团队”榜上有名。这次,习主席的话又是那般铿锵有力:“在关键领域、卡脖子的地方下大功夫,集中精锐力量,做出战略性安排,尽早取得突破。”

  正是中美贸易摩擦不断升级、美对我高新技术企业打压封锁不断,2019年,习总书记视察天津滨海中关村“天河三号”超级计算机研发地。习总书记提出:一定要坚持自主创新,掌握核心技术,这样才不会受制于人。核心技术买不来,必须切实提高我国关键核心技术的创新能力。

  依照习总书记对国家安全的战略高度,对科技发展的高瞻远瞩,廖湘科带领创新团队,做好了布局:

  身处前所未有的大变局时代——高标准筹划,破解突出矛盾和瓶颈问题;

  身处新一轮科技革命的前夜——选准主攻方向和突破口,抢占战略制高点;

  身处国家民族决战决胜时期——以我为主,在战略必争领域形成独特优势;

  身处随时竞争的血性拼杀——创新驱动、瞄准崭新的“中国速度”冲锋。

  再出发——

  “天河二号”服务阵列采用我们自主研制的“飞腾-1500”CPU。这是一款当前国内主频最高的自主高性能中央处理器,在系统中承担起高安全的信息服务类应用。它的升级版要成为“天河三号”的自主替代物。实现全部国产化配置,少不了它!

  在“卡脖子”处下功夫,在关键处尽全力。

  面对“天河二号”的连续夺冠,美国人的霸凌主义充分体现,毫无缘由地对“银河团队”实施禁运。原计划使用美国的Intel芯片,迫使团队启动自主加速器研制。有了自己研制的配套产品,那高高挥动着“拜拜”的手朝向了西方。

  这些系列产品来得多及时啊——

  国内实用性能最高的自主“飞腾-1500”CPU和星用抗辐照DSP;国内安全等级最高、应用范围最广的国产操作系统“麒麟”升级版;更可贵的是,基于飞腾CPU和麒麟操作系统的服务器、台式机、一体机、笔记本等系列整机产品正在推广应用。

  团队终于兑现自己的承诺:核心元器件全部国产化替代。

  “天河三号”原型验证系统研制成功,2019年底,有望推出基于自主众核加速器的“天河二号”升级系统,运算速度将提升1倍,达到每秒10亿亿次,实现全部元器件国产化。

  对此,国际同行给予高度评价:

  这是一部非常紧凑的机器,具有巅峰的性能表現。中国的成功对我们来说是件好事,我们需要迈出更大的一步与中国超级计算机进行竞争。为科学研究提供更快更好的计算机是计算机科学家的一个梦,我们共同努力让梦想成真。

  ——美国英特尔公司副总裁雷杰伯·哈兹拉

  “天河二号”最引人关注的就是“大量硬件和技术由中国自主研发”。

  全球超级计算机格局在接下来的10年中可能会出现不小变化,美国依然是高性能计算领域的领先者,但中国与美国的差距正在缩小。

  ——美国一家国家实验所副主任霍斯特·西蒙

  今天的中国和中国军队,都处在由大向强的“关键一跃”,这是一条布满荆棘、充满博弈的竞进之路。历史将更重的责任交给了新一代的“银河团队”,牢记习主席嘱托,努力在高性能计算关键技术、核心元器件研发上抢占新的制高点,是他们的核心宗旨。

  奋斗和牺牲的故事太多,这个真实故事很离奇。

  该校计算机学院宋博士和女友约好在女方家举行婚礼的日子。就在他准备动身的前夜,一个由他负责的程序在调试时突然出现问题,如果故障不及时解决,必然会影响整个工程进度;然而,婚宴的请柬已经发出,婚期来不及更改。两难之中,宋博士决定留下,由他爱人独自举行婚礼……

  只管奉献、不图回报就是这个团队集体的牺牲精神。

  研制超级计算机系统,集中了一大批科技人员的大工程。科研攻关中,大家集智协作,人人献计献策。有的设计思想说不清到底该属于谁,所有技术难点都变成了科研攻关的珍贵创新点。即使评为国家一等奖,最多也只能署15个人的名字。面对荣誉得失,团队人员胸怀坦荡:“能参与这样大的国家工程,已经很自豪。”

  事业在发展,技术在更新,但,有一种光芒从未褪色,有一种精神从未失去,有一种情怀从未改变——那就是自觉把个人理想与祖国命运、个人选择与党的需要、个人利益与人民期盼紧密相系的赤子之心。

  这支自主创新团队,能从胜利走向胜利的密码,可能就藏于此。

3.打通科技成果转化“最后一公里”



  对于超级计算机而言,比运算速度更重要的是应用。

  1994年6月长江流域暴雨成灾,洪水围困武汉三镇,将导致几十万人转移,大量的农田房屋被淹,国家面临几十亿元的经济损失。在紧要关头,国家气象中心根据“银河-Ⅱ”提供的中长期数值预报结果,做出“武汉上游暴雨天气即将结束”的准确预报,国务院据此做出不炸堤、做分洪的决策,从而避免了巨大的经济损失和几十万人的大转移。

  1996年湖南洞庭湖区、1998年长江流域抗洪抢险,“银河-Ⅱ”又屡建殊勋。

  依然得益于团队的抢先布局,“天河一号”“天河二号”作为中心主机先后部署于天津、长沙、广州超算中心,为国内外1000多家用户提供高性能计算和云计算服务。主要应用于生物医药、新材料、工程设计与仿真分析、天气预报、气候模拟与海洋环境研究、数字媒体和动漫设计等多个领域。

  这是赶上了历史性机遇。

  “天河一号”落户天津,命名为“天河”,取天津与“银河”军民融合发展之意。以“天河二号”为主机系统,建立国家超级计算广州和长沙中心,三个中心构建起六大应用服务平台:基因分析与测序、新药制备、气象与环境、大型飞机和高速列车气动数值计算、汽车和船舶等大型装备结构设计仿真、电子政务及智慧城市……

  在加快军民融合创新体系建设上,习主席再审度时宜指出:我们要顺势而为、乘势而上,开展军民协同创新,推动军民科技基础要素融合,加快建立军民融合创新体系,奋力开拓强军事业发展新境界。

  记得廖湘科带领团队连连闯关后,道出创新团队共同的心声:“创新事业中,忠诚与能力同样重要。为国担当的责任和使命,是自主创新最好的‘加速器。”

  忠诚尤其能体现在这场战役的付出和牺牲里。那是一场光纤保卫战,有“上甘岭”恶战之称。

  超40℃高温的地面上,“铺设着”一条光滑的“人肉地毯”!只因为太粗糙的地沟水泥表层,会把光纤的绝缘胶皮磨出道道划痕。可一根根光纤顺着官兵们光滑的皮肉通畅地向前延伸,却把官兵们的血肉之躯磨破了。加上滚烫的水泥地灼烤着,一身汗水、通体污垢,伤口不住地往外渗着血水……

  用自己的肌肤护光纤“皮肤”,谁的号令?谁带头跳进地沟?是大家!他们谁都害怕“光纤皮肤”有哪怕一点点磨损,万一后面信号中断、通信短路,甚至导致系统紊乱……铺设的头一天,刚铺了几根,光纤表皮的破损,让地沟上的官兵们毫不犹豫地脱掉衣服,一个个往下跳,铺成长长的“人肉地毯”,让一根根黑色光纤从肌肤上拉过……

  过去,我们的军人用血肉之躯堵枪眼、炸碉堡;

  曾经,人民子弟兵跳进洪流堵溃堤,冒着余震救灾民;

  今天,科研人员护器材,赤身裸背卧地沟,淌血流汗不后退。

  几十个人就这样在粗糙闷热的地沟里赤身裸背趴了数十天,一个个被坚硬的水泥地和光纤刮擦得遍体鳞伤,但15000根光纤毫发无损。

  这天,来到国防科大,“天河二号”副主任设计师邓让钰用了好几分钟才从芯片设计的“狂想”中回过神来。轻轻揉了揉眼睛,不善言辞的他,指指墙上醒目的“胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏”十六个大字,说:我们的“根”和“魂”都在那里——“银河精神”。

  言外之意,“银河人”都这样。

  “天河”超级计算机应用初始,推广起来并不顺利,廖湘科主动站出来,一边当“总指挥”,一边做“推销员”。帮助用户快速理解应用模式,建立起应用运行环境。如今,“天河”超级计算机已经服务于国内外1000多家用户,在气象与环境、电子政务等20多个领域都用上了“神算”的巨型机。

  广州超级计算中心先导系统技术负责人卢泽新研究员说,“天河二号”具有强大的计算能力,以500人规模的全基因组信息关联性分析为例,华大基因利用原有计算机需1年时间,利用“天河二号”只需3个小时。

  在新车研发中,采用传统设计手段,一般要经过上百次的真实碰撞实验,历时两年多才能完成一款新车的结构设计,而利用“天河二号”对汽车碰撞模拟和空气动力学模拟结果,只需3~5次实车碰撞,两个月即可完成任务。

  把党组织建到科研一线、把骨干配到核心岗位、把教育做到攻坚关键期,是多年来国防科大计算机学院党委的一贯做法。“作为院党委副书记,廖湘科身体力行,带出了一支党性意识强、特别能攻关、特别能奉献的全面过硬团队。”计算机学院政委、党委书记夏志和说。

  “攻关如同打仗,学院历届党委重视发挥党组织在重大科研项目中的组织领导作用,是团队攻无不克的制胜法宝。”廖湘科在研究生大课堂声如洪钟,“超级计算机这个科技领域的航空母舰、国家军队的系统工程,能迅猛发展、急速超越,靠的是党领导下的强大凝聚力;靠的是继承‘银河精神不断求索;靠的是融入国家创新体系的高度自觉!”

  “天河三号”是一次历史新突破,也是一个全新的起点。从这里出发,国防科大计算机研制攻关进入到下一个“百米冲刺”!

  湘江之滨,深藏着一座学术茂盛、人才济济的岳麓书院。“沅生芷草,澧育兰花”,赞美的正是这片豐沃的文化土壤。今天,与岳麓书院隔江相望的国防科技大学,正用6000多个科技成果,演绎着自主创新“于斯为盛”的繁荣。

  总想象着,一条白茫茫的银河穿过夜空,两岸散布着无数星斗。

  “银河人”攀登科技高峰的脚步一刻也没有停歇——“银河”系列巨型机、“银河”系列仿真计算机、“银河玉衡”核心路由器、“银河飞腾”微处理器、“银河麒麟”操作系统,还有正在攻关突破的,它们多像银河系里闪耀的星星。

  物联网,人工智能,未来20年世界顶级的黑科技。

  “黑科技”,中国、美国、日本都在秘密研发。全世界的顶级高科技公司,都集聚在这阵地上,白热化地拉开攻关、争夺,甚至抢夺!包括老牌硬件巨人高通、英特尔,也包括新贵谷歌、Facebook等互联网巨头,全部都在夜以继日地研究——人工智能处理器!

  估计巨头、新贵们都没想到,后来居上的中国,不但没有在未来的人工智能大战中掉队,反而率先研发出来全球首款人工智能处理器芯片。“天机芯”从基础的科研、到核心部件,乃至整个技术的创新,都是由中国人自主完成!

  超算“神威太湖之光”、手机芯片“麒麟980”、卫星“风云4号”、处理器“龙芯”……一个个代表着民族力量,充满中国风,一个接一个地出现在世界的舞台中心。中文命名的强大科技核武,越来越多地印上“中国造”:

  超算领域率先完成国产核心芯片自主化替代;

  “E级计算机关键技术验证系统”实现突破;

  国家军队信息系统的关键核心技术被我占领……

  这夜,走在国防科大校园里,实验室的灯光,专注的眼神,忙碌的身影,像是与满天星星交相辉映,又像是在告诉人们,一种拼搏在传递。

  这种传递,让这所大学宏阔精神更加具体;

  这种传递,让一种自主创新底蕴更加厚实。

  大学之大,在于精神之立!

  责任编辑 赵文广
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