付昊桓:做软件,让中国超算真正“跑”起来

2020-05-13 11:36:42 来源: 中国科技网-科技日报 作者: 刘纯 段芳 过国忠

他带领团队将每秒十亿亿次的超强计算力

切实转化为基础科研和工程创新的探索能力

连续两次获得国际超算应用领域最高奖——“戈登·贝尔”奖,担任国家超级计算无锡中心副主任、清华大学地学系长聘教授,获得FPL国际会议25年来最有影响论文……今年38岁的付昊桓,在超算人眼里是一个了不起的“牛人”。日前,他又获得了第24届“中国青年五四奖章”。

让最厉害的计算机物尽其用

“国之重器”超级计算机“神威·太湖之光”在我国超算领域的意义不言而喻。这其中,付昊桓在超算应用研究上倾注了大量心血。

“那是2015年夏天最热的时候,我们师生20多个人来到无锡。我们最初是作为用户去的,基本都是自带干粮。当时准备利用暑期三个月的时间,在这台全新超级计算机上研发一款气候模拟软件。”付昊桓说,当时团队所有成员都感到无比兴奋和激动。

要把超算真正搞起来,并不容易。在国际上,中国超算起步晚,发展难度大。在研究攻坚克难的关键时期,付昊桓和伙伴们经常需要加班加点的工作。

当时,正遇天气酷热,在超算中心刚粉刷完墙壁的房间里,连空调都还没装,他们就用网上淘来的工业大风扇来降温。

那时,付昊桓除了本身的研发工作,还要带领团队支持各领域的科学家,邀请全国乃至全世界的科学家运用超级计算机来进行研究。

用他自己的话来说,“这个过程很有趣,也充满了挑战。我们现在对超算中心的定位,不仅仅是有一台最厉害的计算机摆在那里,而是要将其打造成为一个能汇聚用户、汇聚研究者的科研中心。第一次用上国产芯片,利用国产超算平台推进应用软件的发展,这一使命促使我们克服一个又一个难关”。

苦心人,天不负!通过与不同领域科学家的合作,付昊桓带着无锡超算研发团队以多维度并行及系统性优化的新方法,成功将有限差分、谱元、稀疏矩阵求解、N体问题、格子玻尔兹曼方法、k均值聚类等不同应用中的关键计算成功扩展到神威千万核的并行规模。

2017年,在全球超级计算大会上,由付昊桓的团队所完成的“非线性地震模拟”研究获得国际高性能计算应用领域最高奖“戈登·贝尔”奖。

大机器每天完成近7000项作业任务

“超级计算机为解决工程和科学中的重大难题而生。”付昊桓说,超级计算机比的不只是速度,更是比应用。

为此,他将理论与实践相结合,敢于跨界尝试。5年来,付昊桓带领超算青年团队,为“神威·太湖之光”超级计算机研发了气候模拟、地震模拟、工业仿真、生物医药、深度学习算法库等一系列国产应用软件,将每秒十亿亿次的超强计算力切实转化为基础科研和工程创新的探索能力,展示了国产超算硬件与软件相结合的巨大潜力。

“自主可控的全新硬件架构是‘神威·太湖之光’超级计算机的核心竞争力之一,但与x86处理器截然不同的硬件特性,对软件生态建设也有特殊的要求。”付昊桓说,与超算硬件相对独立的阶梯式发展不同,应用软件的发展需要长期的积累。

付昊桓团队通过开展跨学科、跨单位的广泛交叉合作,基于“神威·太湖之光”系统研发出诸多并行应用成果。目前,“神威·太湖之光”的应用涉及生物科技、航空航天、气象气候、材料科学、海洋环境、机器学习、电磁仿真、工业设计、金融计算、生物医药、环境工程、石油勘探等19个领域,支持国家重大科技应用、先进制造等领域解算任务几百项,一年来共计完成200多万项作业任务,平均每天完成近7000项作业任务。

这些应用中,既有代表未来“黑科技”发展方向的研究领域,比如“人造小太阳”,也就是核聚变发电的相关理论与实验方面的模拟;也有重大工程领域的项目,比如C919大飞机多种飞行状态的模拟、天宫系列航天飞行器的飞行状态模拟。

然而,在付昊桓看来,计算无极限,挑战无止境。把世界领先的计算力转化为科研和产业上的价值,这仅仅是开始。中国超算的未来发展,关键在于高层次创新型专业人才。

几年来,博士生的培养成了付昊桓工作中最重要和最快乐的一项工作。如今,令他欣慰的是,团队里有几位“90后”的成员已经站到了高性能计算应用研究领域的国际舞台,成为超算领域的学术新秀。

他指导的博士生甘霖于2018年荣获IEEE高性能专委会杰出新人奖,目前已成为清华大学计算机系的一名年轻老师;何聪辉毕业后去腾讯工作,刚去的第一年所发起的项目就荣获腾讯技术突破金奖。

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责任编辑:何沛苁
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