「評委一念出項目名稱的第一個字，我就知道獲獎的是我們團隊的成果了。」時隔多日，回憶起當時的情景，中科院軟體所並行軟體與計算科學實驗室副主任楊超依然很興奮，「就像做夢一樣。」
日前，全球超算應用領域最高獎——「戈登貝爾獎」在美國鹽湖城舉行的2016年全球超級計算機大會上揭曉，基於「神威·太湖之光」的「千萬核可擴展大氣動力學全隱式模擬」應用項目最終問鼎。項目由中科院軟體所、清華大學、北師大、國家並行計算機工程技術研究中心與國家超級計算無錫中心合作完成，面向氣候氣象等應用領域，能夠幫助改善全球氣候模擬和天氣預報。楊超是項目團隊中的核心成員之一。
「戈登貝爾獎」設立於1987年，此前從未有中國團隊入圍獲獎。而這次，在入圍的6項應用中，有3項來自中國，另兩項分別是國家海洋局第一海洋研究所與清華大學合作的「高解析度海浪數值模擬」以及中科院網絡中心的「鈦合金微結構演化相場模擬」。
硬體搭臺，軟體唱戲，研製超算最終是為了應用
「『戈登貝爾獎』考察的是超算的綜合應用能力，也就是使用超算的水平到了什麼程度」，楊超說，「大氣動力學是超算的經典應用領域，發展很久，需求很大，也被公認為有挑戰性和難度。這個應用就像一把尺子，可以衡量技術的高度。因此，我們選擇這個應用，來展示軟體的水平。」
超算，即超級計算或高性能計算。許多人將超算等同於運算速度驚人的超級計算機，實際上，在超算領域，硬體、應用、軟體三者缺一不可。「硬體是平臺，應用是出口，軟體體現水平。研製超級計算機最終是為了應用，軟體是承上啟下的關鍵一環。」楊超說，他把超級計算機比作一個大舞臺，「硬體搭臺，軟體唱戲。」
作為具有前瞻性的研究領域，超算是全球科技大國必爭的制高點之一，國際競爭向來激烈。美國、日本等國積累已久，優勢不小，中國的後發之力也不容小覷。根據美國鹽湖城11月公布的全球超級計算機500強榜單，由中國國家並行計算機工程技術研究中心研製的「神威·太湖之光」以較大的運算速度優勢蟬聯冠軍。算上此前「天河二號」的六連冠，中國已連續4年佔據全球超算排行榜的最高席位。有觀點認為，在超算舞臺上崛起的中國正在向超算強國邁進。
如何衡量一個國家是否屬於超算強國？楊超覺得，硬體、軟體、應用是最重要的評價指標，「其實每個指標背後還有很多複雜的層次，比如軟體還可以細分為模型、算法、編程。」此外，還有很多附加的指標，「比如從業人員數量、下一代超算教育、學術交流、論文專利等。」
天氣預報、高鐵設計、新藥發現……超算與日常生活息息相關
中科院軟體所研究員孫家昶表示，此次獲獎意義很大。「這是國際超算領域的最高獎，好的機器才能做出好的成果，獲獎是國家綜合實力提高的重要表徵之一。」在他看來，「超算是隨時代發展而來的，要用好它。」
在今年6月發布的全球超級計算機500強排行榜上，「神威·太湖之光」以每秒9.3億次的浮點運算速度奪冠。在很多人眼中，運算速度驚人的超算十分「高大上」，離自己也很遙遠。實際上，超算與日常生活緊密相關。
楊超舉例說：「比如天氣預報，需要模擬和觀測雲的行為，就用得到超算。還有高鐵設計，要看列車在高速行進過程中會不會因颳風而脫軌，此時既需要實驗車組，也要通過計算進行模擬，要考慮列車能承受風的強度、風吹角度、車身外形該如何設計等。」為了讓生活更美好，我們探索這個世界、拓寬認知邊界，其中，理論、實驗、計算是不可缺少的3種手段，「有些原理無法靠實驗實現，也沒有理論，此時就需要計算，而超算可以使計算更加準確。」
據國家「863」計劃高效能計算機及應用服務環境重大項目總體專家組組長錢德沛介紹，20年來，超算應用普及程度大大提高，應用領域不斷擴展。「1996年，應用只限於氣象預報、石油勘探等少數領域，應用軟體主要依賴進口，如今，一大批並行應用軟體已經在大飛機研發、高鐵列車設計、石油勘探、新藥發現、集合氣象預報、生物信息、汽車研發、流體機械優化設計、電磁環境計算等行業和領域得到實用」。不少企業也在工業設計和產品設計環節中使用超算。
「超算可以解決能源、環境等重大挑戰性問題、提升傳統產業競爭力、助力精準醫療等提高人民生活水平的領域，並促進新材料、高能物理等重大科學發現。」 錢德沛說，「經濟與社會發展需要超算。」
超算發展需構建一整套生態環境，中國有後發優勢
這次獲獎的「千萬核可擴展大氣動力學全隱式模擬」應用項目啟動於2007年。2012年，團隊第一次申報「戈登貝爾獎」，沒有入圍。
「研究過程中有過很多技術上的挫折，其實大家完全可以選擇將一些階段性成果寫成論文發表，但我們沒有。」楊超表示，雖然最終的獲獎名單上只寫了12個人，但「得獎背後離不開很多人的奉獻和支持。」
今年4月，該項目團隊向「戈登貝爾獎」組委會遞交了包括主要技術細節和結果在內的論文，6月知曉成果入圍後，團隊轉戰無錫繼續研究，在8月更新了研究結果。
楊超始終記得漫長的研究周期中那些辛苦卻美好的日子。「當時在無錫的超算中心，上機機房條件很艱苦，下午4點空調就關了，三十七八攝氏度的大熱天，曾經連續3天加起來睡不足3小時。」楊超說，這10年，自己是和中國超算應用一起成長起來的。「剛開始，超算機房都沒什麼人，後來，人越來越多，有時上機甚至還需要搶座。」他覺得，這次中國有3個應用項目入圍，「說明國內有實力競爭這個獎項的團隊越來越多了。」
從曙光系列、天河系列到神威系列，國產超算一步步成長起來，一批批科學家得以使用越來越快的機器更好地投入研究，解決眾多重要問題。
「1995年，中國第一個國家級高性能計算中心在合肥成立。到2016年，中國具備由17個高性能計算中心組成的中國國家高性能計算服務環境，資源能力居世界前列。」 錢德沛說。而根據11月公布的全球超級計算機500強榜單，中國上榜超算總數已與美國並列第一。
在楊超看來，我國在超算上有後發優勢。「中國在超算硬體上的研製水平已經躋身世界前列，甚至可以說是領先，因此，有先天條件開展研究。在應用上，單點已突破。」但這並不意味著美、日等國的長期積累是無用功，「超算領域經歷的是螺旋式發展，技術迭代太快，很難界定新舊，一些看起來被淘汰的技術可能突然就會發揮作用。另外，超算的發展需要一整套生態環境，對應不同層面的人做相關研究。在我國，建設完善的生態環境還需要時間。」
《 人民日報 》（ 2016年12月16日 12 版）
(責編：袁勃)