改革开放再出发 | 电脑普及从零开始 超算中心世界领先

改革开放再出发 | 电脑普及从零开始 超算中心世界领先飞入寻常百姓家
来源:新民晚报   作者:马亚宁 马丹   2018-12-27 16:35:16

未来会是什么样?时光倒流40年,面对这道“作文题”,即使再多的奇思妙想,也很难想象出当今这个神奇的信息时代——一部手机,一台电脑,闯天下。小到一粥一饭,大到环球旅行,几乎都能按键搞定。你可知道,这沧桑巨变的背后,离不开一只看不见的“计算手”。从计算机从娃娃抓起,到超级计算机,再到人工智能,计算力犹如一根能量无穷的魔法棒,推动科技进步,催化财富增长,一次次赋能我们的新生活,让奇妙的“未来”触手可及。

来源/新民晚报

娃娃起学计算机

未来无法预知,大胆创新可以捕获先机。

中福会少年宫13楼的走廊上挂着一张1984年的珍贵彩色照片。照片上,穿蓝色运动上衣的男孩李劲和身着红格子棉袄的女孩丛霖坐在两台电脑前做着人机互动,李劲身后的邓小平同志背着手身体微倾,脸上带着赞许的笑容。照片最右边是两个孩子的指导老师王颂赞。

正是这场计算机操作演示,让邓小平同志连连称赞,更在看完表演后拍着李劲的肩膀作出了“计算机的普及要从娃娃做起”的指示。这一指示有如春风雨露,极大地促进了我国中小学的计算机普及教育。

现如今,王颂赞早就是全国闻名的计算机指导特级教师,而李劲已成为一名计算机科学家,目前是微软亚洲研究院首席研究员。

“上世纪七八十年代,计算机还只是在上海和全国刚起步。1978年,杨雪兰女士曾带着儿子来中国,其间她到访少年宫交流。当时,她的儿子带着一台苹果第二代计算机,这是我们第一次见着真正的计算机。当时,少年宫已有了计算机中心,但只有计算器,没有计算机。”王颂赞回忆说,当时还没有那么多电脑,少年宫就用纸制作了模拟键盘,让孩子们在“纸键盘”上模拟操作。1984年邓小平同志作出指示之后,为了在娃娃中普及计算机,少年宫还组织专家编写了电脑普及教材,在全国范围内培训了一大批老师,在学生中开展计算机BASIC语言学习。

信息产业生力军

如今,“数字校园”在上海的中小学相当普及,校校都有电脑房、校园网,多媒体教学设备、电子阅览室遍地开花,甚至人工智能实验室都悄然在沪上的校园现身。而从这一间间电脑房、一堂堂电脑兴趣课中走出来的计算机娃娃们,已经成为支撑国家信息产业发展的生力军、后备军。

培养出更多符合信息时代发展的创新人才,也是计算机教育走向高端发展的必然趋势。2017年,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,明确指出人工智能成为国际竞争的新焦点,应在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育,以培养复合型人才。记者了解到,像中福会少年宫这样以“编程”为中小学生适应人工智能时代切入口的学校并不在少数,多年来,上海部分中小学已开设了编程社团学习。

今年4月,全球首部人工智能普教教材——《人工智能基础》(高中版)在沪发布,这也是国内中等教育体系首次引入AI教材。这一教材由商务印书馆、华东师大慕课中心和人工智能企业商汤科技共同编著完成。这套教材着重于人工智能的基本思想、基础知识,以及常用算法和工具的讲授。中学学生或许将来不会成为人工智能研究者或工程师,但也能通过对这个教材的学习掌握AI应用的基本能力,以此应对人工智能应用日趋广泛的未来社会。

图说:上海超级计算中心 来源/视觉中国

超算抢占制高点

几乎与计算机普及同步,我国在更高性能的计算领域,有如“夸父逐日”般,从未停止奔跑的脚步。

“中国要搞四个现代化,不能没有巨型机。”1978年,在中央召开的一次重要会议上,邓小平同志将研制亿次巨型计算机的任务郑重交给国防科技大学。1983年12月26日,我国第一台命名为“银河-Ⅰ”亿次巨型计算机通过国家鉴定,中国成为继美国、日本之后,第三个能独立设计和制造巨型机的国家。随着科技的发展,上世纪九十年代,成功推出银河-Ⅱ、Ⅲ型巨型机,性能得到大幅提升。

2009年10月29日,中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”诞生,并于次年首次在第36届世界超级计算机500强排行榜上名列榜首。2013年5月,峰值速度达5.49亿亿次的“天河二号”惊艳亮相,并先后六次站在世界超算500强榜首。从“银河”实现我国巨型机“零”的突破,到“天河”在世界超算数度称雄,实现从“跟跑”到“领跑”,是改革开放以来,我国科技发展艰辛与辉煌的一个缩影。

图说:2009年,魔方落户上海 新民晚报记者 孙中钦摄

就在上海张江郭守敬路585号的二层,有一座中国超算历史博物馆。我国最具代表性的四台自主研发的超级计算机在此“四世同堂”——我国首台亿次巨型机“银河-Ⅰ”,首台千亿次计算机“神威-Ⅰ”,以及首台十万亿次的“曙光4000A”和百万亿次的“魔方”。其中,“银河-Ⅰ”是我国超级计算机的“始祖”,研制于1979年启动,1983年完成。“银河-Ⅰ”不仅是一个巨大的科技成就,也像是一件工艺品:每块电路板背后密密麻麻的焊点,都是手工一个个焊上去的;机柜里密布如发的数万根连线,都是靠人手一根根接通的……

从0到1,从1到“世界第一”,中国“超算”在改革开放40年时间里,一步一个脚印。今年11月13日,最新一期全球高性能计算TOP500榜单公布,此次榜单中10大超算生产商中有4家为中国企业。联想集团公司上榜数量由上半年榜单的117套增长到此次的140台,连续两期蝉联超算500强榜单冠军。另外,浪潮和中科曙光分列亚军和季军,分别是84台和57台。华为制造14台,位列第八。中国超算上榜总数居第一,占全部上榜超算总量的45%以上。

单机运算速度排行,美国能源部下属橡树岭国家实验室开发的“顶点”排名第一,中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”分别位列第三、四名。由联想公司制造的德国超算“超级MUC-NG”首次跻身十强,位列第八。

“超级大脑”超级赞

作为超级计算领域的专家,上海超级计算中心副主任李根国博士坦言,衡量一个国家在超级计算领域的实力,除了峰值计算速度,更重要的是看应用能力和广泛程度。2000年,李根国来到位于浦东的上海超级计算中心,从实习生到中心副主任,历经超算中心18载发展变化的他,对上海超算中心助力过的基础科研、攻关项目、产业发展如数家珍。

一支2B铅笔,从1.2米高的书桌上掉到地上,会摔断吗?一片正在太平洋上空的雨云,多久才飘来上海下场及时雨?一辆轿车,以超过每小时120公里的速度在高速路上撞车,到底有多严重的后果?……“眼见为实”之前,上海超算中心已经胸有成竹。作为2000年上海市一号重大工程,它掐指能算的本领早已远近闻名,还曾两度跻身全球十大“神算”,吸引着全国各地的科学团队慕名前来求解科研攻关中的“应用题”。

2000年,上海成立全国首个面向公众开放的超级计算中心,为满足市气象局等少数高端用户的海量计算需求,请来“神威-Ⅰ”超级计算机。“神威-Ⅰ”当年“计算如神”:眨下眼睛的一秒钟里,就能完成3840亿次运算,8小时算出全球各地未来10天的天气状况。不到5年,“神威”爽快让出“神算宝座”,由当时国内运算速度最快,每秒计算10万亿次的超级计算机——曙光4000A执掌“上海第一脑”。2006年起,曙光4000A整日满负荷运转,各地用户必须“等位”。

2009年6月,上海“神算”掌门人再次让贤,“魔方”横空出世。6600个CPU,1650个计算节点,100TB内存,700TB储存,两套互联网络,峰值运算速度230万亿次……它让上海高端计算能力在全国率先迈入百万亿次时代,极大缓解商用大飞机、新材料、生物医药、重大装备、新能源和电动车等高新产业发展中常常遭遇的“计算饥渴”。

如今,上海超算中心已经累积支撑数千个自主创新项目,服务了2500多位科学家和研究者,依托该中心的支撑,诞生了1000多篇世界一流论文、数百项工业新产品和数十个国家重大工程项目。其中,包括大飞机的气动部件、新一代国产车型、国内多个核电站的设计以及一批重要药物的先导化合物。不过,比起美国、日本、法国等超级计算机强国,差距不小。“在研制生产超级计算机上,中国无疑已是大国,但在应用环节,仍需不懈努力。”李根国说。

随着科学对高性能计算的依赖与日俱增,上海光源、蛋白质中心等这些为全世界科学家提供服务的公共研发平台,都需要高性能计算能力。作为支撑上海科技创新的“超级大脑”,上海超算中心正在酝酿不断提速:按照规划,着力每秒2500万亿次计算能力的部署,比当前水平提升约6倍;正在研发阶段的“E”级机运算速度是“神威·太湖之光”的10倍,预计到2020年,这一“E”级机将成为支撑张江国家科学中心建设的重要力量。

【创新发展大事记】

1983:国防科技大学研制成功运算速度每秒上亿次的银河-Ⅰ巨型机,这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑。

1995:曙光公司推出了国内第一台具有大规模并行处理机(MPP)结构的并行机曙光1000(含36个处理机),峰值速度每秒25亿次浮点运算,实际运算速度上了每秒10亿次浮点运算这一高性能台阶。

2000:上海超级计算中心(SSC)成立,它是国内第一个面向社会开放,实现资源共享的高性能计算公共服务平台。

2005:5月,联想完成并购IBM PC。联想正式宣布完成对IBM全球PC业务的收购,联想以合并后年收入约130亿美元、个人计算机年销售量约1400万台,一跃成为全球第三大PC制造商。

2009:6月,上海超级计算中心已部署峰值速度200万亿次/秒的“魔方”(曙光5000A),该机在公布的全球高性能计算机TOP500排行榜中名列第十,上海超级计算中心已跃升为世界上计算能力最强的高性能计算中心之一。

2018:9月17至19日,由国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、国家网信办、中国科学院、中国工程院和上海市人民政府共同主办的世界人工智能大会在上海举办。

新民晚报记者 马亚宁 马丹

编辑:任天宝

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