“戈登貝爾獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)。
領(lǐng)完獎(jiǎng)后合影留念，從左到右是：清華大學(xué)副教授付昊桓、中國(guó)科學(xué)院軟件研究所研究員楊超、清華大學(xué)博士后甘霖。
“戈登貝爾獎(jiǎng)”有超算界諾貝爾獎(jiǎng)的美稱。對(duì)于中國(guó)超算來(lái)說(shuō)，等待“戈登貝爾獎(jiǎng)”花落中國(guó)的時(shí)間有點(diǎn)久，29年來(lái)中國(guó)團(tuán)隊(duì)從未摘得此獎(jiǎng)。2016年，第二次沖獎(jiǎng)的楊超團(tuán)隊(duì)終于成功問(wèn)鼎。
■本報(bào)記者 沈春蕾
“對(duì)不起，上午的會(huì)議超時(shí)，讓您久等了。”這是“戈登貝爾獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、中科院軟件所研究員楊超見到《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者時(shí)說(shuō)的第一句話。
“戈登貝爾獎(jiǎng)”有超算界諾貝爾獎(jiǎng)的美稱。對(duì)于中國(guó)超算來(lái)說(shuō)，等待“戈登貝爾獎(jiǎng)”花落中國(guó)的時(shí)間更久，29年來(lái)中國(guó)團(tuán)隊(duì)從未摘得此獎(jiǎng)。
“從2007年開始相關(guān)研究，到2011年沖獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)正式成立，到2012年第一次嘗試沖獎(jiǎng)，再到2016年正式獲獎(jiǎng)。”一路走來(lái)，楊超感慨萬(wàn)千，“沒(méi)想到當(dāng)年很遙遠(yuǎn)的一個(gè)夢(mèng)想成真了。”
挑戰(zhàn)雙重復(fù)雜
獲獎(jiǎng)項(xiàng)目叫“千萬(wàn)核可擴(kuò)展全球大氣動(dòng)力學(xué)全隱式模擬”，意思是使用了超過(guò)一千萬(wàn)個(gè)核來(lái)完成一次氣候的數(shù)值仿真。尤其是在算法層面上，團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)新的全隱式計(jì)算方法，可以大幅提升天氣預(yù)報(bào)的計(jì)算精度和運(yùn)算速度。
楊超簡(jiǎn)單地做了說(shuō)明：“我們?cè)谝慌_(tái)高度復(fù)雜的機(jī)器上挑戰(zhàn)了一個(gè)高度復(fù)雜的方法，但我們這項(xiàng)工作的復(fù)雜程度不是簡(jiǎn)單的疊加，而是在一個(gè)異構(gòu)眾核的綜合環(huán)境下，成功運(yùn)用隱式方法，這在國(guó)際上沒(méi)有先例，也是我們獲獎(jiǎng)的主要原因。”
縱觀“戈登貝爾獎(jiǎng)”，隱式方法曾獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，但最近幾年由于體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，獲獎(jiǎng)的多是顯式應(yīng)用，楊超團(tuán)隊(duì)獲獎(jiǎng)也宣告隱式方法的全面回歸。
楊超向記者解釋了顯式和隱式方法的區(qū)別：顯式方法是各干各的，互不搭理；隱式方法是大家一起干，定期交流。我們的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目相當(dāng)于召集了一千萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)在共享前提下，一起完成一項(xiàng)任務(wù)。
以高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)作比的話，顯式方法有點(diǎn)像“小步快跑式”，而隱式方法就是“大步穩(wěn)跑式”，楊超團(tuán)隊(duì)選擇的大氣動(dòng)力學(xué)應(yīng)用則是裝載這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車。
“大氣模擬是最經(jīng)典的高性能計(jì)算應(yīng)用，我們?cè)诔?jí)計(jì)算機(jī)上用算法和程序進(jìn)行了一次有關(guān)氣候問(wèn)題前所未有的復(fù)雜計(jì)算。這個(gè)算法的計(jì)算效率比當(dāng)前國(guó)際上同類問(wèn)題最高水平提升了近一個(gè)數(shù)量級(jí)，這也是獲獎(jiǎng)的關(guān)鍵因素。”
沖獎(jiǎng)一波三折
最初，楊超只想做好自己的項(xiàng)目研究，“戈登貝爾獎(jiǎng)”對(duì)他來(lái)說(shuō)只是遙不可及的夢(mèng)。2011年11月，“天河一號(hào)”的問(wèn)世，讓楊超的隱式方法研究實(shí)現(xiàn)了8萬(wàn)核的模擬，這在當(dāng)年的超算領(lǐng)域已經(jīng)接近頂峰。
隨后，楊超結(jié)識(shí)了清華大學(xué)副教授薛巍。當(dāng)時(shí)，薛巍借鑒楊超的8萬(wàn)核模擬的關(guān)鍵方法，并將其應(yīng)用到氣象GRAPES上，效果很好。“薛老師鼓勵(lì)我沖沖‘戈登貝爾獎(jiǎng)’，我一開始以為只是個(gè)玩笑，但薛老師很認(rèn)真，我們也就‘擼起袖子干’了。”
后來(lái)，薛巍將清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)研究中心副教授付昊桓介紹給楊超，到2011年底，3人沖獎(jiǎng)突擊隊(duì)正式成立。“此時(shí)距離交稿只有不到半年的時(shí)間，一般沖獎(jiǎng)至少得準(zhǔn)備1年以上，我們?cè)谔魬?zhàn)一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。”楊超說(shuō)。
接下來(lái)就是沒(méi)日沒(méi)夜的備戰(zhàn)狀態(tài)，沖獎(jiǎng)突擊隊(duì)隔幾天匯報(bào)交流一次，直到2012年4月終于在截稿日之前將論文投遞出去。那天，三人聚在一家小面館邊吃邊發(fā)呆，突然誰(shuí)說(shuō)了一句：“給多少錢都不干了。”
2012年的入圍名單里沒(méi)有他們的名字，但團(tuán)隊(duì)卻沒(méi)有放棄，一種特殊的使命感已經(jīng)在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部生根發(fā)芽。
“2012年我們輸在隱式問(wèn)題還是解決不了，后來(lái)選擇了顯式，而且應(yīng)用沒(méi)有完全占滿整個(gè)機(jī)器，導(dǎo)致最終沒(méi)能入圍。”楊超團(tuán)隊(duì)在總結(jié)分析失敗原因的同時(shí)，密切關(guān)注國(guó)內(nèi)頂級(jí)高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展。
2012年夏天，楊超結(jié)識(shí)了北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院教授王蘭寧，4人沖獎(jiǎng)突擊隊(duì)重新成立。之后幾年，團(tuán)隊(duì)先后在“天河一號(hào)”“神威·太湖之光”上進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和測(cè)試，不斷進(jìn)行隱式方法的推演。“每次我們幾乎是最早在這些超級(jí)系統(tǒng)上做應(yīng)用的。”
蟄伏4年，楊超團(tuán)隊(duì)思考了很多問(wèn)題：“國(guó)內(nèi)至今還沒(méi)有團(tuán)隊(duì)獲獎(jiǎng)，我們?cè)趺床拍芡瓿扇蝿?wù)，又如何從眾多入圍團(tuán)隊(duì)中脫穎而出打動(dòng)評(píng)委？”2016年，第二次沖獎(jiǎng)的楊超團(tuán)隊(duì)終于成功問(wèn)鼎。
踐行契約精神
為了沖獎(jiǎng)，楊超團(tuán)隊(duì)舍棄了很多，得知當(dāng)年薛巍的副教授競(jìng)聘沒(méi)有通過(guò)，“如果他繼續(xù)做自己原來(lái)的項(xiàng)目，也許早就評(píng)上了。”楊超說(shuō)。
除了幾位核心人員，這支團(tuán)隊(duì)一共12人，正在讀博的敖玉龍是楊超的學(xué)生，也是隱式求解器關(guān)鍵部件優(yōu)化的骨干。他告訴記者：“我是2016年新加入團(tuán)隊(duì)的，當(dāng)時(shí)并不知道到底是一個(gè)什么項(xiàng)目，只是做了一份本職工作。”
楊超喜歡跟團(tuán)隊(duì)成員們講契約精神，“沖獎(jiǎng)是平等的，少了任何人都不行，每個(gè)人都有自己的責(zé)任分配，就像每個(gè)戰(zhàn)士發(fā)揮各自的戰(zhàn)斗力才能打贏戰(zhàn)爭(zhēng)。”團(tuán)隊(duì)成員為了沖獎(jiǎng)或多或少放棄了一些東西，也得到了相應(yīng)的收獲。
楊超還記得自己去美國(guó)答辯之前，因?yàn)樘ν浱崆邦A(yù)訂酒店，最后他預(yù)訂了就近的汽車旅館，遭遇了警察敲門，目睹了加油站搶劫，答辯前一天鹽湖城大雪，屋里條件差，裹著兩床被子取暖。即使這樣，楊超回憶道：“跟沖獎(jiǎng)的付出比起來(lái)，這些都不算什么。”
評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)副主席是日本東京工業(yè)大學(xué)教授松崗聰，他對(duì)中國(guó)團(tuán)隊(duì)獲獎(jiǎng)的評(píng)價(jià)是：“這標(biāo)志著中國(guó)正式成為了HPC（高性能計(jì)算機(jī)）領(lǐng)域的世界領(lǐng)導(dǎo)者之一。”
楊超認(rèn)為拿到“戈登貝爾獎(jiǎng)”是一個(gè)很好的開始，有助于樹立信心、鼓舞士氣。他堅(jiān)信，中國(guó)高性能計(jì)算經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不懈努力，會(huì)不斷創(chuàng)造新的輝煌。
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