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超级计算机算一天全球70亿人算391年(组图)

发布时间:2019-06-07 21:05 来源:未知 编辑:admin

  6月20日,“神威太湖之光”超级计算机正式发布,这台采用中国自主知识产权芯片的超级计算机,取代之前的“天河二号”,成为世界上计算速度最快的超级计算机。而中国第一台纯国产的超级计算机,“神威”系列的老大哥“神威蓝光”就在咱们济南。经过近5年的运行,“神威蓝光”所在的国家超级计算济南中心已经成为气象、海洋、金融、生物信息等方面大数据分析计算的“全才”。

  就像表面平静的大海其实内部暗藏汹涌的波涛,看似平静的济南“科技圈”也无时无刻不在刮起旋风,而这旋风可能随时引发一场科技变革,给我们的生活带来新变化。近日,记者深入采访济南市科技局推荐的部分前沿科技项目,掀起它们的神秘面纱。

  今年3月份,一场人与机器的围棋大战吸引了全世界的目光,人工智能程序阿尔法狗以4:1击败世界围棋冠军李世石,震惊世人。阿尔法狗通过一种搜索算法和两个深度神经网络合作完成下棋,谷歌工程师曾宣称阿尔法狗每天可以尝试百万量级的走法,这也意味着在阿尔法狗的背后,有着超级计算机的存在。

  超级计算机,这个听上去有点陌生又有些遥远的名字其实离我们并不远,从天气预报到海洋洋流,从金融大数据到基因测序,超级计算机正一步一步进入我们的生活中。

  坐落于齐鲁软件园的国家超级计算济南中心位置并不算显眼,却拥有着巨大的计算能力。2011年3月,这一中心正式启动建设,成为当时科技部批准成立的全国四个千万亿次超级计算中心之一。

  千万亿次,也就是每秒钟一千万亿次计算,这个速度到底有多快?打个比方,大约相当于1万台目前最快的笔记本电脑计算能力的总和。如果地球上的全部人口(大约为70亿)一起计算,每人使用一个手持计算器,以每秒钟完成一次计算的速度,连续超过391年的时间,才能够完成千万亿次的超级计算机一天的计算量。

  在国家超级计算济南中心的机房,记者看到,多个黑色的一人多高的大机器排成圆圈状,组成超级计算的“大脑”。

  “超级计算机是个大块头,它是由数千个CPU连接起来组成一个大的系统。”国家超级计算济南中心技术支持部副研究员郭猛介绍,“济南中心超级计算机有8704个CPU,每个CPU有16个核心,我们通常使用的笔记本电脑一般都是双核或者四核的。”

  “圆圈状的相当于普通计算机的CPU、内存和网络,一侧还有排成一列的相当于普通计算机的存储,再加上辅助支持的设备,组成整个超级计算机。”国家超级计算机济南中心技术支持部工程师刘鑫说。

  济南中心的超级计算机有个响亮的名字,叫做“神威蓝光”,是我国第一台纯国产的国家级超级计算机,在2011年10月投入运行的时候,拥有中国第二、世界第十四快的计算速度。今年6月20日,“神威”超级计算机家族增添了新成员,位于无锡的“神威太湖之光”正式发布,计算速度荣登世界第一宝座,这也是超级计算机速度首次突破十亿亿次大关。

  说起“神威蓝光”,刘鑫和郭猛的眼睛里满满都是自豪。“普通市民可能会觉得超级计算机离我们生活太远了,其实并不是这样。超级计算机应用在生活的方方面面,我们可以从身边的天气说起。”郭猛说,山东省气象局是超算中心重要的服务对象和合作伙伴,已经有四年多的时间。

  针对济南市,神威蓝光超级计算机可以实现3公里网格密度的计算,也就是说,天气的预测可以精确到3公里范围内。省气象局在国内较早实现了集合预报的方案,但这需要大规模计算能力的支持。超算和省气象局这两家济南的科研单位根据各自优势建立的集合数值预报系统实现了全国范围5公里、济南3公里的水平分辨率,可以提供每天四次预报结果。这个分辨率,也只有北京在国庆阅兵期间,在地区实现过。

  除了气象,在海洋方面“神威蓝光”也有很强大的功能。“山东是沿海省份,每年有一个比较头疼的问题就是浒苔,其实可以通过超级计算机对海洋洋流流向、流速等数据的计算,在浒苔来袭时提前预测浒苔的漂流方向,做好防范。”刘鑫说,这个应用还可以用在海上石油泄漏的处理。“我们发现有泄漏再去处理时,往往溢油已经随着洋流漂走了,通过计算可以预判溢油的流向,直接到溢油的位置处理,节省大量的时间和精力。”

  在生命健康领域,超级计算机也有重要应用。比如一些遗传病与基因有关系,但基因涵盖的信息太多,普通计算机完成分析需要的时间太长。“通过基因测序获得的一个人的基因信息差不多有500GB大小,如果要分析几千几万人的基因测序数据,这个计算量必须要用超级计算机来完成。”郭猛说。

  超级计算机不仅可以改善普通人的生活,还能够帮助企业进行技术升级。比如新的汽车车型上市之前,需要进行安全性测试,尤其是一些碰撞测试,要拿生产出的车辆做实打实的碰撞试验。有了超级计算机,就可以同时大批量地进行仿真模拟试验,从而大大减少实车碰撞试验的次数,降低试验所消耗的成本。

  纽约州立大学石溪分校商学院助理教授肖可砾正在济南超算中心做交流访问,这一次他带来的课题是利用舆情分析判断资本市场的变化,例如股市的异常波动。股市异常波动是价格变化中无法被数学模拟的部分。金融学家把它称为阿尔法(Alpha)。如何解释阿尔法的存在,是一道世界难题。

  听上去或许有些不可思议。“在市场分析中,传统模型只局限于利用历史价格信息、公司的运营状况、盈利状况等数字来分析股市的走向,但是投资者的行为信息往往无法在这类分析中充分体现。”肖可砾说,“因此,基于数学、统计模型的定价模型,在与实际数据匹配的时候往往会产生误差。金融经济领域的专家在对这个误差项的研究过程中,提出了基于各种数学模拟的方法,但效果往往不佳。我们认为,这部分无法被数学模拟的误差项是可以通过交易者行为数据解释的。”肖可砾介绍,可以监测公共社交网络中参与讨论的不同声音,结合社会影响力模型和舆情分析,计算出股票的社会关注度,用于匹配股票的异常波动。

  “例如,我们现在选取了50只相对活跃的中国股票,相应获取网络舆情数据。由于高效的网络信息传播,数据量巨大,我们必须利用超级计算机进行数据处理和大数据建模。我们的结果显示,70%-80%的市场异常波动是可以预测的。”肖可砾说,“我们现在的测试样本依然比较少,今后我们可以对机构投资者的活动进行分析,从而预测股市的变化。”当然,这个预测依然有误差存在,但比仅仅分析公司数据要更加准确。

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