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今天（10月9日），四川日報在第05版的特別報道中，在“喜迎二十大”的報眉下，以《國家超算成都中心算力排進全球前十 天府最強“腦洞” 如何當好科學家手中的計算器》為題，整版報道了位於四川天府新區的國家超算成都中心作為天府最強“腦洞”，正在上演一場變形記，未來也將有更多可能……

以下為報道全文>>

天府新區興隆湖東南角，一座藍色立方體建築格外顯眼。建築側面，穿過一個不起眼的門洞，就進入這棟建築的內部。不起眼的門洞背後，“藏”著天府最強“腦洞”——國家超算成都中心（下稱“超算中心”）。一排排黑色伺服器整齊安放，“最強大腦”在這裡晝夜轉動。

提及超算中心，往往會說到這樣一組資料：算力排進全球前十，最高運算速度達10億億次/秒——每秒鐘計算量，相當於全球76億人每人每秒計算一次，連續算上5個月。

但這種定量描述方式，並不能直觀解答這個問題：它到底能用來幹啥？

“曾經有人用水來比喻‘功夫’——把水倒入杯子，水就變成了杯子狀；把水倒入茶壺，水就變成了茶壺狀。我覺得用這個比喻來描述超算中心也恰當。”10月8日，超算中心執行維護部部長李佳佳介紹。

在不同使用者眼裡，超算中心有著不同的形態：有人說，它像一雙明亮的眼睛，能讓大家有機會更清晰地仰望星空；也有人說，它是一片肥沃的土壤，能生長出更有營養價值的口糧……

巴蜀大地上，這個天府最強“腦洞”，正在上演一場變形記，未來也將有更多可能。

超算中心是一雙更明亮的“眼睛”

透過這個“瞳孔”能更清晰地探索星辰大海

成都理工大學行星科學中心辦公室裡，副教授周遊的電腦顯示屏上，兩個球體碰撞在一起。碰撞、融合、分裂……劇烈碰撞之後，再逐步重新形成兩個新的球體。

“每次看到這個過程心中都很感嘆，宇宙萬物似乎都遵從著一些基本規律，從毀滅到重生，先‘破’後‘立’。”他說。

這個看似簡單的過程，並不簡單——碰撞的過程，由2000萬個粒子模擬構成。

這是超算中心透過算力，進行的一場月球形成過程的數字化模擬。

業界對月球形成的一個主流說法是：約46億年前，一顆與火星大小相仿的星體，與地球發生碰撞，碰撞形成的大量熔岩碎片飄散在地球軌道之內，經過長時間聚集，逐步形成了我們看到的月亮。

周遊所研究的，就是透過數字化手段去還原這個推斷，這並非易事。早在2001年，國外就有科研工作者對這個假說進行了探索，但受制於當時的算力水平，整個模擬過程只使用了6萬個粒子。

↑ 國家超算成都中心一角丨攝影：黃尚斐

“碰撞過程中產生的各種塵埃、碎片遠不止這個數，當時的模擬只能看個大概，而且這個大概還很粗糙。”周遊表示，要看得更精細更準確，提升模擬過程中的粒子數是關鍵。“這個數量好比圖片的解析度，粒子數越多，解析度越高，我們才能看得更清楚、模擬得更精確。”

提升“解析度”卻是一件極難的事。“每增加一個粒子，它的熱量、大小、狀態，都會對自身及周邊其他粒子造成不同影響。這相當於形成了多個變數元素，給算力增加了更多負擔。”這意味著，粒子數的增多，對算力要求將呈指數級增長。

“這樣說吧，如果將粒子數提升到百萬級，用現在最先進的工作站模擬一次碰撞過程，需要以年為單位計算。”而周遊在最新碰撞模擬中“搞”了一件大事情——把粒子數提升到了2000萬。

這個看似不可能的算力任務，僅耗時3個月就完成了。距周遊辦公室40公里外的興隆湖畔，超算中心主體機房內，800個算力核心為他完成了這次計算服務，而這隻動用了超算中心極小一部分算力。

其間，成都理工大學團隊與超算中心的工程師們碰頭數十次，進行軟硬體匹配除錯。“很難想象，如果就近沒有這樣一個強大的算力體，我的工作進展將受到怎樣的制約。”周遊說。

在周遊看來，超算中心就是一雙更明亮的眼睛，透過這個“瞳孔”能更清晰地探索星辰大海。

超算中心是一片更聰明的“土壤”

透過這個“坑洞”大食物觀的“種子”自然生長

“我們國家每年要進口1億噸左右大豆，這很不安全。”10月8日，節後上班第一天，中國農業科學院都市農業研究所首席科學家任茂智早早來到辦公室。

“這顆小小的大豆，它既是我們所需植物蛋白的重要直接來源，又是我們所需動物蛋白的重要轉化來源。換言之，我們需要吃它，我們要吃的畜禽也要吃它。”任茂智說。

另一個實際情況是，我國山多平原少、人多地少——人口占全球比重近20%，擁有耕地面積佔世界9%；澱粉類農作物基本能自給自足，但80%以上大豆依靠進口。

破解這個難題，是農業科研領域當下最熱課題之一。在成都，任茂智想用新手段來嘗試：把它“算”出來。

他和團隊正在研究，用單細胞藻類一定程度替代大豆，成為蛋白質來源。但應該選擇哪些藻類？如何培養它們？這兩個簡單的問題背後，卻是一個龐大的數學工程。

任茂智說，一個小小的單細胞螺旋藻，擁有30億個基因組鹼基對，和人類差不多。“這是一個巨大的數字，我們要找到關鍵的功能基因、篩選關鍵基因、進行比較鑑定，這都需要算力支援。”

任茂智對此充滿信心。此前，他藉助超算中心算力，對蛋白質結構進行過快速精準預測。若按傳統方法來解析，一個蛋白質結構就需要耗時數月甚至數年，時間成本巨大。“依託超算中心搭載的AlphaFold2模型，只花了幾天時間，就計算出蛋白質相互作用的過程。”

他堅信，這次研發能對大豆的替代起到不小推進作用。目前，他們已初步將目標鎖定在一類蛋白核小球藻上。“按照大豆40%的蛋白質含量算，補齊4000萬噸蛋白質缺口，需要七八億畝耕地。要騰出這麼多耕地來種大豆，太難了。”而透過工業化生產方式培育蛋白核小球藻，1畝地上的蛋白質產量，相當於種植1000畝大豆，這意味著只需要70萬至80萬畝土地就能完成這個目標。

在任茂智的辦公桌上，擺放的盆景是一黑一白兩盆香菇。“這也是我們透過演算法，找到控制顏色的基因後培養出來的。”任茂智說，超算中心是一片更聰明的土壤。在這片土壤的“坑洞”裡，能生長出更豐富的口糧，大食物觀的“種子”也能自然生長。

超算中心有一個更優質的生態

利用這個“腦洞”讓“智慧”的力量在這裡聚集

“如同農業時代的水力、工業時代的電力，算力是數字經濟時代的核心能力。”李佳佳說。

超算中心這個核心能力的極點，已經將它的能力覆蓋到更廣闊領域——自2020年9月投運以來，超算中心先後為北京、上海、廣州、重慶等35個城市的760餘家使用者提供了算力服務，服務領域涵蓋航空航天、裝備製造、新型材料、人工智慧等30個領域，包括高海拔宇宙線觀測站等13個國家重大科技基礎設施、國家級課題。

目前，超算中心完成使用者計算任務數超1900萬個，協助招引企業80餘家。

“從最直接角度看，超算中心就是一個工具，一個科學家手中的計算器。”李佳佳說。

從意義上看，超算中心填補了國家超算體系在西部地區佈局的空白，對於提升四川省承接國家重大科技創新和戰略性專案的能力，聚集高校院所、科研企業，吸引領軍型科技創新人才，加快科研成果的轉化和應用具有重大意義。

此外，這個經科技部同意組建的國家戰略性資訊基礎設施和科技創新戰略平臺，對加快打造全國一體化算力網路成渝國家樞紐節點，讓四川全面融入“東數西算”工程也具有重要支撐作用。

“從產業發展角度看，超算中心正在營造一個更優質的數字經濟生態。”李佳佳介紹，超算中心的具體服務，包含了計算資源、軟體開發、重大科研專案、人才培養引進、計算產業化推廣等5個方面，目前已和200多家單位建立了合作，CPU計算利用率已超過40%。

這還是一個更綠色的生態。在超算中心的機房內，可以聽見隱約的水流聲。“這是機房伺服器的液冷系統在運轉。”李佳佳介紹，超算中心創新採用全球領先的浸沒式相變液冷技術，為超算核心裝置提供高效換熱，同時最大限度地降低能耗，與傳統資料中心相比較能節能50%。這種模式每年可節電5000萬度，節省電量可供成都市1。7萬個家庭全年使用。

“希望在這個更綠色、更優質的生態上，能找到更多合作伙伴，我們一起在數字經濟時代裡腦洞大開，為四川經濟社會高質量發展提供智慧助力。”李佳佳說。

對話

有了超算中心我們還缺啥

10億億次/秒的運算速度，讓超算中心站在了全球算力的頭部行列。但站在更高視野看，數字經濟要得到高質量發展，僅僅擁有強大裝備是不夠的。

如何讓算力——數字經濟時代的核心能力發揮最大價值？有了超算中心，我們還缺啥？採訪間隙，記者將這個問題拋給了超算中心的使用者和執行維護者們，請他們談談自己的看法。

↑ 攝影：周勇良

成都理工大學行星科學中心副教授周遊：

補齊天體運動模擬軟體短板

現在需要突破的一個關鍵瓶頸，是天體運動模擬軟體。2000萬個粒子數能不能再突破，限制不在算力硬體上，而在軟體上。目前使用的軟體為自主研發，2000萬個粒子體量已是其承載極限。在行星科學研究領域，國外的模擬軟體體系要成熟很多。

如果把超算中心比作高速公路，軟體跟不上，就像是在高速公路上跑拖拉機，速度還是提不起來。而行星科學領域的一套成熟軟體，往往需要5至6年的迭代才能逐步成型，這是一個比基礎科學還“冷”的“冷板凳”。

我們要想在這個領域走在全球前列，就必須補齊軟體短板。成都在這方面優勢明顯，希望能和合作夥伴聯手解決這個難題。

超算中心執行維護部部長李佳佳：

軟體人才相對容易流失

超算領域人才目前還比較缺乏。當前高校相關人才培養體系、培養計劃和課程設定，相對而言還落後於超算應用領域的人才需求，尤其是超算軟體人才需求。

另外，我們的科研評價體系在對超算應用軟體的評價上還不夠完備，加上科研經費目前對超算軟體的傾斜度較弱，也一定程度上導致軟體人才相對容易流失。希望今後能在體制機制上予以傾斜。

↑ 國家超算成都中心夜景丨攝影：周勇良

中國農業科學院都市農業研究所首席科學家任茂智：

提升農田智慧度需要更多算力支援

從我自己從事的領域看，我們需要在農業固碳領域下功夫，智慧農田是研究方向之一。智慧農田中，物聯網收集的各項指標引數是一個龐大的資料量，超算中心的算力支援，能夠更好地將這些資料用起來，提升智慧農田的智慧度。

在這個過程中，我們能對一些農作物的基因設計進行重新最佳化，讓它們固定更多二氧化碳，進而把太陽能轉化為化學能。這樣在提高產量的同時，能進一步改善生態環境。

原標題：《天府最強“腦洞” ，如何當好科學家手中的計算器》