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深圳超算中心成源头创新载体,划清国立科研机构的边界

2019-11-27 00:49

【据《南方日报》 2008年11月07日 报道】 中科院先进技术研究院先进计算与数字工程研究所(下文简称“数字所”)日前在深圳成立。记者了解到,深圳将依托数字所组建国家华南超级计算机中心,将拥有千万亿次超级计算机,数字所也将有望成为国内最大的高性能计算研究所。

2018年10月10日,由国家超级计算深圳中心、中国计算机学会深圳分部、中国计算机学会青年论坛深圳分论坛共同主办的E级机应用技术研讨会在国家超级计算深圳中心举行。市发改委、科创委领导、国内计算领域和计算应用领域专家等近百名专家学者齐聚一堂,共同探讨新一代E级超级计算机的研制进展和未来应用技术发展方向。国家超算深圳中心应用技术专家委员会同期成立。

2011年11月,总投资12.3亿元人民币的国家超级计算深圳中心(深圳云计算中心,下称深圳超算中心)成为深圳建市以来市政府投资最大的国家级重大科技基础设施。

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业内分析认为,数字所的成立,弥补了深圳在信息技术系统研究方面的短板,提升了深圳在这个领域的源头创新能力,同时数字所以及今后的高性能电脑仿真分析计算也可为提升深圳制造业水平,为深圳先进制造业发展提供技术平台依托,同时数字所的高性能计算服务也有望覆盖整个华南地区,进一步巩固深圳在华南地区制造产业链的地位。

据了解,国家超算深圳中心正在积极筹划参与国家科技部E级计算机研发项目,并有望成为科技部首批E级计算机联合研发城市。E级机落户深圳后,运算能力千倍提升,应用范围将扩大到高性能计算、云计算、大数据、人工智能等技术领域,对粤港澳大湾区的发展将提供强力的支持。

5年来,在市委市政府的主导下,配置了我国首台过千万亿次的超级计算机系统“曙光6000”的深圳超算中心立足本地、服务全国和东南亚地区,坚持“以市场为导向、以品质为追求、以服务为根本、以技术为支撑”,以其强大的数据处理和存储能力为社会提供高性能计算、云计算、IDC服务,成为技术先进、功能齐全、服务一流的国际化超算中心,亦成为深圳源头创新的重要载体。

中科院深圳先进院院长樊建平

超级计算机应用将覆盖华南

北京大学科学与工程计算中心副主任, 戈登贝尔奖获得者杨超教授与大家分享了大型稀疏线性系统求解的成果。

配备国内首台千万亿次超级计算机

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“我国的超级计算机曙光5000计算速度在国际上大概可以排名第七,在硬件上我们并不落后多少,但在超级计算机的使用方面,软件及应用方面,我们还有很多工作要做。”中科院计算机所的一位负责人这样表示。

国家超算济南中心主任张云泉研究员对国内外高性能计算机的发展现状进行了深入分析,并对未来E级超级计算机的研究计划进行了对比分析和展望。

超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究。超级计算机的运算能力是一个国家最高科研水平的重要标志之一,是一个国家和地区自主创新能力和综合竞争力的具体体现。

低成本健康“海云工程”走进非洲。

据介绍,目前我国的超级计算机主要以科学研究为主,其次以科学研究和社会公共服务,最后才是企业应用。“在深圳,数字所高性能计算的重要特色是面向运用,尤其是面向深圳和华南企业的运用,解决应用中的问题。”深圳先进技术研究院院长樊建平表示,目前在深圳高性能运算的服务50%是为企业所应用,“不可能每个企业都拥有自己的超级计算机,对于一个城市来讲,企业需要一个高性能计算的公共技术平台,数字所正是在这样背景下应运而生。”

中国科学院过程工程研究所研究员,多相复杂系统国家重点实验室主任葛蔚向与会者介绍了他在结合多尺度离散模拟在过程工程中的应用,并展望基于超级计算的虚拟过程工程的发展前景。

深圳超算中心配置的“曙光6000”由中国科学院计算技术研究所研制、曙光信息产业有限公司制造,

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例如深圳先进技术研究院通过高性能电脑的仿真分析计算代替传统的物理实验,很快为美的公司设计出一种新型包装盒,减少了14%的成本用料,仅这一项就为美的公司节省了800万元。“曾经有家公司觉得国外一家汽车生产商的某配件外形不好看,想在它的基础上改进一下外形,结果导致在实际应用上经常死机,经我们在计算机仿真试验,发现原来该配件的外形虽然不好看,但利于散热。”深圳先进技术研究院一名人士这样告诉记者。

中国科学院上海药物研究所研究员于坤千指出高性能计算在药物研发领域的应用是信息技术和生命科学交叉最典型的应用。

是中国第一台实测双精度浮点计算超过千万亿次的超级计算机,其最大浮点性能达1271万亿次/秒,相当于20万台个人电脑运算能力的总和,存储能力达20PB,相当于80个国家图书馆的藏书量。

创客之夜

“其实这样的计算机仿真应用在工业生产中的事在国外相当普遍,在我们中国,不少企业还没有这种意识,不过在深圳现在这种对高性能计算的需要非常旺盛,目前已经有近50家知名企业运用到先进院的高性能计算。”深圳先进技术研究院的冯圣中教授表示,高性能计算服务有利于增加深企的设计研发能力,使得深圳在设计研发等领域进一步保持在华南乃至在全国的领先地位,这也有利于深圳的产业结构转型。

中科院系统结构国家重点实验室研究员詹剑锋研究员与大家分享了在data motifs基础上重构大数据和人工智能的软硬件系统等问题的深入思考。

计算资源使用率列国家级超算中心之首

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据记者了解,数字所的目标是成为国家级的华南超级计算中心,不但要服务于深圳,同时还要力争成为覆盖港澳台,辐射东南亚的科技研发与应用平台。业内人士透露,对此深圳市政府也相应加大了投入。深圳市市长许宗衡在成立仪式上曾表示深圳将为数字所等科研机构在深的发展创造最好的条件,提供最优质的服务。

西安电子科技大学教授张玉表示,电磁计算是认知电磁空间的重要手段之一,它为复杂、电大系统提供精确、高效解,是当前计算电磁学面临的重要挑战。

据深圳超算中心有关负责人介绍, 深圳超算中心主要涉及高性能计算、云计算和金融IDC建设三大技术领域。

村医使用健康体检包为村民诊疗。

深圳将拥有国内最大的高性能计算研究所

中国科学院计算技术研究所研究员谭光明指出,高性能算法和程序的高效实现面临严峻的性能可移植性挑战,自动调优技术是解决性能移植性问题的有效途径之一。他向与会者分享了传统自动调优技术的新发展。

高性能计算业务方面,包括科学计算、工程仿真、图形图像三大业务方向。“科学计算配有齐全的计算软件为高等院校、科研机构和企事业单位等提供了良好的计算模拟平台来进行科学研究;工程仿真借助工业云平台,为广大中小客户提供‘用得起’、‘用的省’的创新资源;图形图像为动画特效、绚烂的场景等大量图像处理等提供计算资源方面支持,大大缩短了制作工期。”

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据了解,数字所成立后,深圳将会拥有百万亿次的超级计算机,在此基础上,还将拥有计算速度超过千万亿次的超级计算机。

中科院数学与系统科学研究院研究员张林波向与会者介绍了PHG平台及其在浸入界面有限元方法中的应用,该平台实现了大规模并行和透明的动态负载平衡,灵活、可扩展的线性求解器等。

云计算业务方面,深圳超算云计算中心立足深圳、面向全国、服务华南、港、澳、台及东南亚地区,以强大的数据处理和存储能力为社会提供全方位云计算服务,在同级别的国家级超算中心名列前茅。“我们以国家发改委批准建设的鹏云公共服务平台为基础,统一建设规划适用于全国的虚拟网络空间,让云计算服务无缝对接政府机构、企事业单位、家庭和个人。截至去年底,覆盖全市1500万人口,成为国内覆盖面最广、功能最全、用户最多的城市公共服务平台。”

先进院一景:IT 与BT融合。

“其实拥有多少万亿次的速度并不是特别重要,重要的是购入了超级计算机后,要能够真正在产业发展中发挥它的作用。”深圳先进技术研究院一名人士表示。

中国科学院计算机网络信息中心研究员陆忠华提出,投资组合选择是数量化投资管理领域中的一项关键技术,目前其在应用中极需高性能算法与实现研究。

金融IDC建设方面,深圳超算中心已经吸引了中信银行、光大银行、招商银行、南方基金、鹏华基金、融通基金、前海开源基金、国投瑞银基金、汇添富基金、佰仟金融等众多国内知名金融机构,将核心业务系统部署于此。

从呱呱落地到撑起一片天,中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称深圳先进院)已经走过十个年头。成立以来,深圳先进院致力于提升粤港地区以及我国制造业、健康产业和现代服务业的自主创新能力。

记者了解到,在数字所成立之前,深圳先进技术研究院拥有的超级计算机运算速度是1.5万亿次/秒。这台计算机由曙光集团提供硬件,由中科院深圳先进技术研究院提供软件,目前主要为城市资源信息处理、环境仿真、工程计算等领域提供高性能运算服务,“不过目前这个速度已经难以适应日新月异的需求了。”

中国科学院深圳先进技术研究院研究员魏彦杰向与会者分享了基于图论方法来提升基因大数据分析方法的扩展性工作,着重介绍了如何利用超算来提升基因数据分析的速度。

目前,深圳超算中心的计算资源使用率已超过73.1%,排在国内国家级超算中心之首,高性能计算用户达到1600个,云计算个人用户超过500万人,机构用户超过2.4万家,IDC托管用户达到42家。

都说“十年磨一剑”,深圳先进院院长樊建平在接受《中国科学报》记者采访时指出:“我们花了十年时间,建成了一套合理完善的科技成果转移、转化机制,转化的科技成果被企业广泛接受与应用。然而在市场经济的大潮下,我们还需要明确划清国立科研机构的边界。”

“我们要上百万亿次超级计算机,甚至千万亿次超级计算机是根据我们的实际应用来规划的。”深圳先进技术研究院院长樊建平在接受记者采访时表示,汽车碰撞、隧道设计、证券服务等众多领域都对高性能计算都提出更高的要求,“如果对深圳这座城市发洪水时可能会水淹到哪些地方这个项目进行模拟的话,就需要20万亿—30万亿次/秒的计算能力,我们现有的计算机运算速度就不够了,而如果是建设数字城市的话,就至少需要千万亿次的计算机了”。

技术研讨会前,国家超级计算深圳中心主任冯圣中以技术创新腾飞的超级翅膀为题与参会者进行了交流。向与会者介绍了深圳的区位优势、产业优势及深圳城市、社会发展需求,深圳超算的高性能计算、云计算、大数据、人工智能四大主营业务版块基本情况及重要应用案例。冯圣中强调,深圳超算还将继续加大技术投入,为深圳和国家科技创新发展和智能城市建设贡献力量。

为深圳产业创新发展提供有力支撑

适时调整“一三五”

目前深圳的城市资源信息处理、环境仿真、工程计算等领域对高性能运算服务的要求越来越高,“根据数字所所规划的创新指标来估算,数字所最终有可能形成400—600人的规模,这将会成为全国最大的高性能计算领域内最大的一个研究所。这对深圳工业产业升级将起到重要的促进作用,深圳的制造业水平并得到了很大的提升。”樊建平表示。

据了解,国家超算深圳中心应用技术专家委员会与会同期成立。超算中心将依托应用技术专家委员会大力提升超级计算机应用技术水平,为国家科技创新服务。

高性能计算业务能为产业和企业的创新发展提供什么样的动力?一个小小的例子就可以说明。2014年—2016年,华强集团《熊出没》系列电影先后上映,票房屡创新高,这其中有超级计算机的功劳。“云结算业务中的‘渲染云’平台,只需很短时间就完成了电影的渲染工作,确保了电影赶上最好的档期,为企业直接带来十亿级的经济效益。”

在樊建平眼里,深圳先进院跟传统研究所的边界和定位有很大不同,“一些传统研究所可能会长期专注基础科学研究,而我们在专注科学技术源头创新的同时,还需要密切关注市场需求。”

深圳需要E级计算机,E级计算机也需要深圳这个肥沃的科技土壤,只有共同创造才能适应未来超级计算机发展需求;只有更多专家参加,才能培育出真正为市场服务的超级计算机。未来在E级超级计算机投入使用,一定会为富有智慧的深圳人民带来更多、更大的可能。

深圳超算中心负责人介绍,中心为企业提供研发条件和技术支撑,同时又是产业技术合作的平台,让更多的智力、技术、资金、商机更快地流动和转化;同时,也为卫生、健康、公安、文化创意产业、交通、教育、软件开发、生产制造、高新科技等百家创新产业提供有力支撑,逐渐形成产学研相结合的知识创新体系和技术创新体系。

因此,樊建平认为,深圳先进院的“一三五”也需要顺应市场需求作出及时调整。在“十三五”期间,深圳先进院将面向普通大众的全民高科技、低成本、便携/可穿戴的健康需求,以及逐渐壮大的高端医疗需求,紧紧围绕“一三五”和特色所建设的中心任务,重点布局于先进医学器件与仪器,以高端医学影像、低成本健康和医用机器人为突破口,部署具体科研任务。

国家超级计算深圳中心于2009年获国家科技部批准成立,是深圳建市以来投资规模最大的国家级重大科技创新基础设施,是深圳作为创新型城市的名片。中心坚持以技术为引领、以市场为导向、以品质为追求、以服务为根本,在科学计算、工程计算、生物医药、动漫渲染、海洋石油等领域支持国家科技创新,成果卓著。中心是世界上最早布局云计算、大数据、人工智能的超算中心之一,2009年建立之初,就迅速组建了深圳云计算中心,联合相关企事业单位,开展智慧城市等方面技术创新与服务。深圳公安云已经在为每一位市民保驾护航,深圳健康云正在努力削平医疗资源和服务的不均衡,深圳教育云将让中学生来揭示AI的奥秘。目前中心云计算、大数据和人工智能机构用户超过2万家,个人用户超过1200万人。

目前,深圳超算中心已经完成对云存储、云桌面、云办公、云家庭、云教育、电子账单、办公自动化、电子商务、中小企业管理、电子政务、医疗健康、云渲染、云工业仿真等13项云服务应用的全部上线推出,提供各类云计算服务近30项,覆盖政府、科研机构以及企事业单位数百家,涉及政府、教育、建筑、银行、金融、基金、保险、医疗、物流、环保、影视、制造、设计、互联网、电商等15个行业,为机关、企事业单位、个人提供云计算和高性能计算服务,初步形成了深圳市公共数据的初步汇集,为下一步数据的跨行业互联互通提供了良好的基础。

低成本健康是深圳先进院在“十二五”期间大力推广的一项工程,先后覆盖新疆、广东、四川、内蒙古等地,建立了3000个以上基层医疗示范应用点,覆盖人群超过5000万,其中内蒙小药箱工程还被卫生部评为十大民心工程。

(原载于《深圳特区报》 2016-11-29 A03版)

于是,深圳先进院还将在“十三五”期间继续推广低成本健康工程,用樊建平的话说就是,让更多老百姓能在自己家门口看得起病。随着人们对健康的重视,高端医疗影像也作为“十三五”期间的重大突破之一被保留。

当记者问及“十二五”期间深圳先进院的另外两项重点突破——机器人和电动汽车为什么不延续时,樊建平的回答是:“2015年深圳机器人企业达到435家,产值规模约470.36亿元,这其中深圳先进院起到很大程度引领、带动、示范的作用;2007年,深圳先进院成立了电动汽车研发中心,并且在上海和山东孵化了生产企业。当市场相对饱和的时候,就是我们需要退出的时候。”

做企业做不了的

创建之初,深圳先进院就明确了“科研+教育+产业+资本”四位一体的发展模式。正如樊建平所言,目前深圳有其他城市没有的地域优势,深圳先进院也将围绕当地相关产业核心共性关键技术进行研究、开发和示范应用。

樊建平指出,创新要立足市场需求,因此深圳先进院的发展要与产业紧密结合。深圳先进院一直鼓励科研人员关注市场动向,便于将自己的研究成果及时转化为生产力。

“我们是一家国立科研机构,科研和教育是我们边界内的工作,产业和投资是边界外的。”樊建平说,“目前,深圳先进院持股168家公司,这个数值每年都会发生变化,随着国家政策的调整,我们可以将股票变现,并将收益再次投入到科研和教育中去。”

深圳先进院经营性国有资产管理办公室主任黄澍曾告诉《中国科学报》记者, “一方面我们在给企业提供技术支持的同时,也帮助深圳先进院的科研人员将自己的研究成果转化出去,另一方面我们还从企业获得应得的收益,并帮助科研人员更好地开展与市场接轨的研发工作,进而实现了科研与产出的闭环。”

樊建平笑着说,我们做的技术是企业做不了的,因为我们的科研是与世界先进水平齐头并进的,但从实验室进入中试阶段,我们也做不了,只能交给企业来完成与市场的对接。

截至今年,深圳先进院已经孵化了约450家企业,有4家企业进入上市环节。

完善工业研究院

创建学术水平与国际接轨、科研成果与产业接轨的国际一流工业研究院,是深圳先进院奋斗的目标。樊建平希望深圳先进院在“十三五”期间继续面向国民经济主战场,建设IBT特色研究院,即进一步聚焦IT与BT的融合,并处理好开放与合作、融合与创新的关系。

目前,深圳先进院由六个研究所、一所特色学院、四个特色产业育成基地、一支天使基金、三支风投基金和多个具有独立法人资质的创新载体(深圳创新设计研究院有限公司、深圳北斗应用技术研究院有限公司、济宁中科先进技术研究院有限公司、天津中科先进技术研究院有限公司)组成。

十年来,深圳先进院向社会输送了近5000名优秀人才。谈及人才流动,樊建平冷静地说:“深圳先进院是一家平台型研究院,人员流动是一种正常现象,在我们的人才出去的同时还会有新人加入,实现了一个输血和造血的循环。”

到2020年,深圳先进院在维持6个研究所架构的前提下,将人员规模适当扩大到2000人至2400人,员工、学生比例1:1,人员流动率控制在10%至15%,平均年龄维持在32至34岁,持续保持队伍的年轻化与创新活力。

在“大众创业、万众创新”的号召下,深圳先进院将建设深圳国际创客中心,成为青年创客集聚双创基地。已经成立的中科创客学院有限公司就是依托深圳先进院的科研实力、专家团队、专利技术基础及教育平台,整合社会投资、产业链上下游企业等资源,为300个创客团队及其开展的创意项目提供技术支持、平台支撑、产业化支撑等,帮助创客实现从创意到产品、从创意到资本的快速转化。

从无到有、从有到好,深圳先进院取得了成果也收获了成长。“十三五”将是一个新的开始,樊建平表示,科技创新将是深圳先进院一直坚持的理念,脚踏实地从做快到做大,再到做强,建设多学科交叉、应用牵引的平台式工业研究院,是长远追求的目标。

(原载于《中国科学报》 2016-10-10 第5版 创新周刊)

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