“天河一號”產生巨大綜合效益：讓國人自豪的“爭氣機”

　　2010年11月，由國防科技大學自主研制完成的超級計算機“天河一號”，峰值性能達到4700萬億次每秒，獲得世界超級計算機Top500排名第一，一舉打破了世界超算技術領域長期由美日壟斷的歷史。標志著中國的超級計算機和超級計算技術進入了世界領先水平。如今四年的時間過去了，這個曾經讓國人自豪的“爭氣機”，沒有辜負人們對她的期望，其憑借著超級計算能力正在成為國之重器，支撐引領著中國在許多領域不斷創新、不斷前行。

　　“算天、算地、算人”

　　人們或許要問，超級計算機到底能干什么？其與人們的工作生活有何聯系？日前科技日報記者來到了國家超級計算天津中心，在那里看到了天河一號超級計算機，親身感受和了解了這臺超級計算機的巨大魅力。國家超級計算天津中心主任劉光明告訴記者:“通俗講：天河一號超級計算機能算天、算地、算人。”

　　算天：從事氣象研究工作者可以利用天河一號超級計算能力，更快、更精準地分析和預測氣候的變化。以“大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室（LASG）”為代表多個中科院院士領銜的氣候變化模擬團隊，利用“天河一號”超級計算機對區域、全球氣候變化等問題進行了系統分析，取得了許多標志性的有國際影響力的成果，其中最有代表性的是他們利用“天河一號”完成了跨越千年氣候變化模擬，并利用自主開發的氣候模式向世界氣候大會提交了IPCC報告，提升了中國在全球氣候變化研究和全球碳減排談判中的話語權。此外，天津超算中心還與中國氣象局氣象科學研究院、國家氣象局衛星數據中心、清華大學、南開大學等機構合作，利用天河一號這一平臺聯合研發出天河-霧霾自動化實時預警預報系統，目前該系統正在為華北地區開展高精度（2—3km）空氣質量的實時預報，實現提供未來120小時關于PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3、AQI等參數的預報能力。不久的將來，他們這個合作團隊還有望通過對污染源、區域污染數據的精確分析，為未來霧霾治理提供預警及解決方案。

　　算地：石油地震勘探數據處理是油氣能源開發行業最重要的手段。海量的地震勘探數據只有通過超級計算機處理，才能更快、更好、更精準地勘探到油氣的分布，進而準確地進行油氣的開采。以中石油東方物探等為代表的中國物探公司與天津超算中心等機構合作，利用天河一號開發了功能完善、性能高效的地震數據處理軟件，并在“天河一號”平臺上完成了多項國際領先的復雜地質條件下三維大連片數據（上千乃至上萬平方公里）、高密度勘探（數據規模百TB級）大規模數據的處理，讓我國油氣能源勘探開發處理能力大大增強，有效地提升了我國在這個領域的行業競爭力，實現了我國石油地震勘探數據處理領域技術的成功突圍。

　　算人：分析人類基因，解讀生命奧秘，如今都離不開大數據的計算和處理。天河一號的問世為我國生物醫藥研發提供了大數據處理平臺，利用這一平臺，中科院、軍事醫學科學院、北京生命科學研究所、北京大學、南開大學等單位開展了抗癲癇、艾滋病、癌癥等領域研究，取得了一批具有國際先進水平的成果。在天津華大基因科技公司，市場部經理楊亮向記者介紹，華大基因天津公司利用天河一號進行了人、動物、植物等大規模群體基因分析和數據儲存，不但省去了數百萬元的設備投入，而且計算和數據處理速度較以前快了近十倍。利用天河一號他們不但建起了華大基因北方基因數據庫，構建了面向產前檢查的產業化服務平臺，實現了取樣—測序—分析—報告的完整產業鏈，而且還完成了多項高水平的成果，其中一些研究成果發表在國際頂級學術期刊《NATURE》和《SCIENCE》上。

　　重大科技創新借此綻放

　　隨著數字時代的到來，人們將計算模擬分析稱之為：人類繼理論和實驗之后，第三大認識世界的工具。而天河一號作為世界計算速度最快的超級計算機無疑是這眾多工具中最為靚麗的一個，如何讓這一靚麗的工具，好看又好使，讓更多的科技創新借此綻放。國家超級計算天津中心，一成立就將天河一號的應用擺在了十分重要的位置。為了支撐原始創新，他們采取與高校、科研單位建立分中心的形式直接將天河一號植入高校和科研單位，并幫助培訓科研人員，助推支撐他們利用天河一號開展國家重大創新研究。為了支撐產業創新，他們深入企業，采取共建實驗室的方式幫助企業享受天河一號資源。為了支撐智慧城市建設，他們與政府部門合作，構建了電子政務云平臺和BIM+GIS應用平臺。目前，天河一號在全國范圍的各類用戶超過600余家，應用領域包括：石油地震勘探數據處理、生物醫藥、基因技術、新材料、新能源、高端裝備設計與仿真、航空遙感數據處理、航空航天、天氣預報與氣候預測、海洋環境模擬分析、動漫與影視渲染，等等。目前，天河一號每天為用戶提供的計算服務機時超過了140萬，運行計算任務超過1000個，對應著每天有數百個科研團隊使用天河一號開展各種科學研究工作，

　　在天津汽車模具有限公司，記者走進車間，親身感受了企業利用天河一號實現汽車模具虛擬制造所帶來的變化。精算科科長李超告訴記者，是天河一號支撐他們實現了汽車模具的虛擬制造，通過虛擬制造不僅大大縮短了汽車模具的制造時間，而且還為企業節省了成本。據不完全統計，天津汽車模具有限公司利用天河一號實現數字化虛擬制造后，節省了數百萬仿真平臺軟硬件投入，每年帶來直接經濟效益超過8000萬元，在這一平臺上企業的研發制造能力顯著提高，目前已成為我國汽車模具生產的領頭羊。

　　從天河一號研制成功并成為世界排名第一，至今僅有四年的時間，借助這一平臺，讓我國在許多領域實現了過去想做而不能做到的事，讓一批重大科技創新成果借此綻放。細心觀察或許您會發現：在石油勘探領域，借助天河一號大幅度提升了我國處理石油數據的自主能力，為我國國際能源開發競爭和經濟建設提供了有力保障；在航空航天領域，這一平臺支撐了國產自主商用大飛機實現了全尺寸多工況數值風洞測試與航天高速飛行器跨流域全尺寸模擬；在基因研究方面：這一平臺支撐了PB級基因數據存儲與高性能分析處理技術研發，為中國搶占生物基因科技國際制高點提供了保障。在新藥研發方面，這一平臺推進了癲癇、艾滋病、胰島素等自主生物創新藥物研發，實現了自主新藥研制的重大突破，統計結果顯示，幾年來天河一號支撐國家及部委重大重點項目超過800個，其中國家自然科學基金項目超過600項、國家863和973項目超過100項、其他重大項目（國家工信部、國家發改委、中石油等）超過40項、國際和地區項目超過10項。

　　綜觀天河一號，已成為國之重器，正逐步被我國越來越多領域的專家所認識和掌握。有了它，讓龐雜的數據處理不再是一件難題；有了它，讓過去許多想做而不能做的事變為了現實；有了它，讓中國人參與國際競爭有了底氣。目前正有越來越多的創新人才向此聚集，借助這一平臺綻放出巨大的創新能力。