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荣获中国青年五四奖章集体!这群年轻人勇闯智能超算“无人区”

 发布日期:2022-05-05

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在建团百年之际

之江实验室智能超算研究中心团队

荣获第26届“中国青年五四奖章集体”

这是共青团中央、全国青联

授予中国优秀青年的最高荣誉


微信图片_20220504093049.jpg这是一支年轻的团队

35岁以下占比近9成

他们勇闯智能超算“无人区”

在青春的赛道上奋力奔跑

争取跑出当代青年的最好成绩!


坚持做更高更快更强的超算应用

  2021年11月,在美国举行的全球超级计算大会上,团队斩获“戈登·贝尔奖”。该奖项是超算领域的世界顶级奖项,有超算界诺贝尔奖之称。


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2021年“戈登·贝尔奖”宣布现场


  在这项工作中,团队利用新一代神威超级计算机,有效模拟了一个深度为10x10x(1+40+1)的随机量子电路。学术界评价这是一项打破“量子霸权”的突破性研究成果。

  何谓“量子霸权”?“量子霸权”或者说“量子优越性”,是指量子计算设备在某些应用场景中,可以表现出传统计算机无法企及的性能优势。比如谷歌公司2019年研发的悬铃木系统,在200秒内完成了百万量子采样,而美国顶点超级计算机需要一万年才能模拟完成。

  “量子霸权”真的无法撼动吗?之江实验室智能超算研究中心团队联合有关单位,共同提出了近似最优的张量网络并行切分和收缩方法及混合精度算法,可高效扩展至数千万核并行规模,并提供每秒4.4百亿亿次的持续计算性能,在304秒以内得到百万更高保真度的关联样本。这是超算领域全球目前已知的最高性能水平。研究团队用事实证明,量子计算机能完成的计算任务,传统超算也同样能实现。

  “这项工作非常艰难。每天都是高密度的头脑风暴、技术研讨,曾经也吵到谁也不想理谁。”研究团队回忆说,“但这种较真是我们的日常,大家都想找到最优解。”

  在获得“戈登·贝尔”奖后,团队成员丝毫没有松劲,用不到3个月的时间将神威量子模拟器的性能指标提升了3倍。“计算无极限,应用无止境,要坚持做更高更快更强的超算应用。”之江实验室智能超算研究中心研究员刘鑫说。


想办法解决最重大、最关键的问题

  大数据时代背景下,巨量计算数据、新型智能算法、高精度计算需求、各类应用间的高效互通需求,不断挑战着传统超算的性能极限,我们亟须打造新型智能超算软硬件系统,形成智能超算技术和应用体系。

  智能超算说易行难。“建超算、联超算、用超算,每一步都不容易。但我们还是坚持要做这件事,构建世界领先的智能超算算力,并通过应用发挥其在科研和产业上的重大价值。”之江实验室总工程师赵志峰说。

  经过半年多的方案研讨、技术预研,“神威·之江之光”异构融合智能超级计算系统项目启动实施。勾勒智能超算的轮廓,谋划未来的超算应用,复杂系统需要攻克的一系列关键技术问题……谈起专业领域的知识,之江实验室工程专家秦亦一下子自信了起来,他透露了一个令人兴奋的消息:“E级智能超算原型机有望年内在之江实验室落地。”

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  “超算互联网是个比较前沿的方向,如何建立一个跨超算中心的存储系统,如何统一描述并协同调度不同标准的超算资源,都需要新的构思设计、不断通过实践来验证新想法。”秦亦说。

  去年下半年,智能超算团队的几位骨干成员前往国家超算无锡中心,集中验证研发的关键技术。“验证的过程并没有想象中那么顺利,原本我们计划一周完成任务,但最终连续作战了一个多月才攻克系列难题。”秦亦回忆说,“只带着几件单衣出行的我们,回来时已穿上了羽绒服。”

  经过这次密集攻关,智能超算中心研发的超算互联网平台已基本搭建完成并形成示范应用。“长三角环境预测数值装置”在超算互联网平台上成功部署,实现了该装置所需软硬件资源的智能化调度,以及对长三角环境的多模式预测预报。

  这是超算互联迈出的重要一步。“未来,超算互联网将实现多个超算中心之间算力、存储、数据和应用等计算资源的充分共享和高效调度,让超算更加智能化地满足科学研究、产业应用甚至个人需要。”秦亦说,“我们还在同步推进超算互联标准研制,为构建统一的跨超算系统互联体系提供有力支撑,希望服务于国家的‘东数西算’工程。”

  智能超算系统作为之江实验室智能计算数字反应堆的算力底座之一,还将为量子模拟、计算材料、计算天文和计算基因等方向的科学研究提供支撑。“不仅是服务科研,我们奔着让智能超算能用、好用的目标,也在研究支撑数字化改革的相关应用,比如针对未来社会预测、未来工厂建设、双碳治理等议题,重点研发社会动力学模型、多智能体模拟、气候模拟、环境监测等核心技术。”赵志峰说。


心有热望的一群年轻人

  科研工作之余,这群年轻人是什么模样?

  “我觉得团队里的每一位成员,都像一块海绵。”秦亦这样形容身边的同事。他介绍,超算其实在计算机领域是个非常专精的方向,既需要专业的超算理论知识,也需要工程开发经验。超算研究天生带有“交叉”属性,需要跨学科知识储备。

  “实验室为青年科研人员成长提供了广阔舞台,敢于让我们挑大梁、当主角。团队中的年轻人也是敢闯敢拼,大家的自驱力都很强,对于新知识的渴求、知识输入输出的快速转化,就好像一块块海绵一样,不断汲取、快速成长。”秦亦表示。


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唐雪飞(前排左一)


  团队成员之一、25岁的工程专员唐雪飞,毕业于中国科学院大学,在加入之江实验室智能超算研究中心之前并没有接触过超算,但她在不到一年的时间里快速成长为科研骨干。“团队PI、宾夕法尼亚州立大学博士毕业的胡亚运老师近期给大家分享了‘密度泛函’理论。我之前从未接触过凝聚态物理相关的研究,这次了解到用机器学习算法解决密度泛函问题,有望推动药物发现、超导研究实现新的突破。这个新的知识点让我非常兴奋!”唐雪飞说。

  党支部在科研攻关中也发挥着战斗堡垒作用。“我们一直在探索党建科研互融互促的模式,比如由支部发起内部技能大比武,时不时来一场超算编程竞赛,大家拼技能、比作风、赛成绩。”智能超算研究中心党支部书记汤志航说。


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汤志航


  这支年轻的团队不仅忙乎着智能超算方向的前沿研究,还在支撑实验室打造的数字反应堆重大科技基础设施。“科学与应用并进,我们选择了一条艰难的路。但我们的内心认定这是一条充满希望的路。”汤志航说。团队在明确目标后,会将研究任务分解为三个月一期的密集攻关行动。“一旦进入密集攻关期,就有点像我在武警特战队经历的‘魔鬼周’极限训练,虽然强度很大,但一个周期结束后大家的收获也很大。”汤志航这样形容自己的研发经历。

  汤志航说:“习近平总书记勉励广大青年不负韶华,不负时代,不负人民,在青春的赛道上奋力奔跑,争取跑出当代青年的最好成绩!我们将胸怀‘国之大者’,构筑国之重器,解决重大问题,让青春在不懈奋斗中绽放绚丽之花。”

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  智能超算研究中心只是之江实验室众多青年科研团队的一个缩影。在这里集聚了一大批心有热望的年轻人,他们怀揣梦想,把青春书写在祖国大地上,在实现科技自立自强的征程中勇当开路先锋、争当事业闯将!