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聚焦2021 CCF全国高性能计算学术年会热点： |
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3中国超算应用将冲击“戈登贝尔奖” |
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10月22日，在2021 CCF全国高性能计算学术年会上，三场介绍超算大规模应用的特邀报告引起了大会观众的广泛关注。原来，这三项中国超算应用目前已入围国际上高性能计算应用领域的最高学术奖项——“戈登贝尔奖”，并将于11月中旬举行的全球超级计算大会（SC21）上冲击该奖项。
入围“戈登贝尔奖”的三项超算应用分别为：超大规模量子随机电路实时模拟的应用（报告人单位：国家并行计算机工程技术研究中心）、千万核可扩展第一性原理位曼光谱模拟（报告人单位：中国科学院计算技术研究所）、多架构大规模并行保辛结构电磁全动理学等离子体模拟（报告人单位：中国科学技术大学核科学技术学院）。
会上，国家并行计算机工程技术研究中心研究员、神威系列智能计算机常务副总设计师刘鑫对以“硬件—软件—应用”协同构建的新一代神威国产超级计算机系统进行了介绍，并报告了运行其上的“超大规模量子随机电路实时模拟”。她透露，该应用可在60小时内完成100量子比特40层深度的量子随机电路的单振幅模拟，304秒内完成谷歌“悬铃木”当年“量子霸权”问题的模拟（谷歌当年宣称，使用美国超级计算机Summit要得到类似的结果需要一万年）。
中国科学院计算技术研究所副研究员商红慧介绍，该团队重新设计了全电子精度的第一性原理计算理论算法，提高了生物蛋白质体系模拟算法的精确度和适用广泛度，使得通过量子力学方法直接模拟得到蛋白质结构信息成为可能，这将为分析药物的动力学过程开辟一条新途径，有望使药物的研发更快速、更精确。展望未来，她认为，学术界和产业界都已意识到量子力学方法在生物蛋白质体系模拟中的重要性，随着算力的不断提升，该方法的应用会越来越广泛，“越来越多化学家不用去实验室，直接奔赴机房就可以了”。
中国科学技术大学核科学技术学院副研究员肖建元在题为“多架构大规模并行保辛结构电磁全动理学等离子体模拟”的特邀报告中介绍，高精度、高分辨率的等离子体模拟对于建设用于核聚变研究的工程堆意义重大，而该模拟需要算法具有高可扩展并行性、高单节点性能，尤其是须保证算法稳定可靠、长时间守恒。他们团队用基于scheme语言开发的适用于“主—从架构”的领域专用语言PSCMC，实现的大规模并行保辛结构PIC程序SymPIC，通过在新一代神威平台上的优化，提升了在多种异构架构超算平台上的可移植性与调优，并保证了长时间大规模计算的可靠性。
一位熟悉“戈登贝尔奖”的超算专家告诉《中国科学报》，这三项应用的软件水平高、方法有创新且所使用的硬件设备规模也足够大，因此对它们冲击“戈登贝尔奖”保持乐观，认为“应该有机会”。
设立于1987年、由美国计算机协会与美国电气电子工程师协会联合颁发的“戈登贝尔奖”，是国际高性能计算应用领域的最高学术奖项，有“高性能计算领域的诺贝尔奖”之称。该奖主要颁发给高性能应用领域最杰出成就，目的是表彰研究人员在利用并行计算实现科学突破方面所取得的成就。在2016年之前，美国、日本两大超算强国曾垄断该奖项长达近30年。
中国超算应用于2016年实现了对“戈登贝尔奖”的“破冰”，此后又先后于2017年、2020年摘得这一桂冠。要指出的是，2020年的“戈登贝尔奖”颁给了一支主要由中国科学家构成的中美研究团队（8位获奖者中有7张中国面孔），他们因使用HPC+AI+物理模型结合的方法，将具有第一性原理精度的分子动力学模拟的极限提升至1亿原子规模，最终获奖。目前，这一研究方法正成为超算应用技术前沿的一大趋势。
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