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顶天立地助力天津科技创新 揭秘国家超级计算天津中心


这里是天河一号,国家超级计算机天津中心(以下简称“天津超算中心”)。在天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事发生以来,这里特别受到了媒体和公众的关注。 8月12日,距离现场仅有1.5公

这里是天河一号,国家超级计算机天津中心(以下简称“天津超算中心”)。在天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事发生以来,这里特别受到了媒体和公众的关注。

8月12日,距离现场仅有1.5公里的天津超算中心大楼受损,“天河一号”在事故当天为保存数据,人工停机。在经过安全勘察后,仅三天,超级计算恢复正常运行。

超级计算机系统算天算地算人

超算天津中心孟祥飞博士介绍,航空航天的发展进步依赖于各个领域的技术突破。包括发动机、新燃料、通信技术、电子技术,以及天体物理的研究才共同推动这个行业的进步。

也就是说一个国家航空航天的发展水平,直接体现了这个国家的综合国力水平。

超级计算发展到现在已经成为科技创新和社会发展的三大工具之一。传统的研究和技术进步,依赖于理论研究,说白了就是靠数学去进行推理。另外一种就是靠做实验,比如飞机的设计需要进行风洞试验,做汽车的需要进行模型实验等。

现在已经发展到第三种方式,就是超级计算。它的作用对于一个国家或者区域,相当于一个综合性的科技创新或技术发展的技术平台。

孟博士表示,如果航天是综合的体现,那么超级计算是基础支撑。

“天河一号实际上是面向全国科研院所大学和央企从事科技计算的,它能算天、算地、算人。”超算天津中心孟祥飞博士介绍。

“比如像算天,航空这一块就是算天的一部分。飞机的制造,现在用数字风洞代替传统风洞。”

目前飞机的体量非常大,传统风洞吹出来的数值已经明显偏离了将来飞机将要面临的真是风力。通过超级计算系统,建立虚拟的环境,虚拟的飞机进入里面以后,通过模拟风速、压力等进行计算,更精确地了解在自然环境下的飞机要如何设计。

另外,天河一号服务于天津市气象局的业务系统,其中还包括国家气象局的一些业务系统、研究的系统,以及其他的气候研究。例如大局现状,未来气候是否会持续变暖等。算地,最常见的就是石油开采。还有算人,例如临床无创的诊断,孕妇、新生儿包括妇女等基因检测、无创的检测,检测人类有没有遗传病和这些对人的健康。另外还有新药的研制等等。”

国家超算天津中心是2009年5月,由科技部批准设立的首家国家超级计算中心,其业务主要系统是“天河一号”。“天河一号”是一套千万亿次的超级计算机系统,2010年,在全球500名超级计算机综合评价榜单上,位列第一。超算天津中心成为支持天津及环渤海地区国家重大科技创新项目和支柱产业升级的重要力量,目前,在天津的用户有700多家。

说起“天河”系列超级计算机,在国家超算天津中心、长沙中心、广州中心投入运行后,目前已构建起材料科学与工程计算、生物计算与个性化医疗、装备全数字设计与制造、能源及相关技术数字化设计、天文地球科学与环境工程、智慧城市大数据和云计算等6大应用服务平台,为国内外700多家用户提供高性能计算和云计算服务,在基因分析与测序、新药制备、大型飞机和高速列车气动数值计算、汽车和船舶等大型装备结构设计仿真、电子政务及智慧城市等领域获得一系列应用,取得了显著经济效益和社会效益,为推动我国科技进步、建设创新型国家发挥了重要作用。

5+X服务模式要“顶天”还要“立地” 

孟博士介绍说,天河一号的建设主要是为了科学创新、科学研究。天津操作中心的理念就是“要顶天还要立地”,基于天河1号,同时基于天河的1号的核心技术、信息技术,把这个业务拓展了,为国家的新兴产业、增进新兴产业,特别是我们天津的新兴产业的发展做贡献。

“在天津的超算中心,除了天河1号之外,还有我们熟悉的云计算、互联网+、大数据,超算天津中心存在一个融合的服务平台,这几个服务能力融合在一起了,天河是它的一个强力支撑,是一个大的平台,在这个平台上延伸出了我们的互联网、就是云计算的东西、大数据,那么整套器材就是我们讲的互联网+。”孟博士介绍说。

“这样就是我们现在实际上就是有一个5+X的这样一个服务模式,5就是我们现在比较成熟的五大领域。”

所谓的5+X的服务领域,主要包括:石油地震勘探数据处理、动漫渲染与影视特效渲染、工程产品设计与仿真、生物医药数据处理和地理信息产业。X则是指延伸出来的领域,像是互联网金融监管,智慧城市建设,比如城市的智能公交车和出租车等。

加快技术创新步伐助力老品牌恢复活力

超级计算在产业里同样发挥着不可替代的作用。比如汽车,舒适性、安全性等方面的设计,天津一汽夏利汽车公分有限公司产品开发中心工程师表示,汽车研发对天河在计算上的依赖性还是比较大的。

在汽车研发过程中,CFD仿真(空气动力学),涉及到汽车外流场和内流场的计算,计算量是比较大的,网格量比较大,耗散的硬件的资源也是比较大。汽车车身外流线型结构的计算,就是模拟汽车在行驶过程中,空气阻力对车行驶的影响。工程师要做的就是不断调整车身各个部件的形状和角度,改善车身的流线型,减小空气阻力。这样就能降低车辆油耗,增强车型的市场竞争力。可庞大的计算量,却一直困扰着她们。

工程师每一个小的改变都可能要计算一次,哪怕是格栅还是后视镜,都是。如果是单个模型在本的的电脑算的话24小时不关机也要5、7天。如果是用天河来计算一个模型只需要13个小时,就能完成。这样可以使研发的时间周期大大缩短。天河的加入,加快开发节奏,缩短开发周期。

市场本身就是一个求变的环境,可以说不求变就是求死了,国内的自主品牌市场,天河超算中心本身也非常想和企业走在一起,共同完成一些工作我们的任务就是整合这种社会资源,每一个车型的开发才会越来越快,才能跟上这个开发节奏才能神跟上整个国际的开发水平。

 除了汽车,航空航天则是体现国家综合实力,关系国家发展战略和国防安全的重要领域。

“天河一号”超级计算机重点研究了大飞机、航天器在高速飞行条件下的全尺寸、复杂多工况气动模拟;全尺寸空间飞行器跨流域飞行气动模拟;研究航空发动机高效燃烧机理;支撑了我国大型航天、航空飞行器的气动模拟与新型发动机的设计研发。

航天十一院、北大工学院多个团队、国家计算流体力学实验室、商飞北研中心、试飞院、中科院力学所等国内著名研究机构都在基于“天河一号”开展研发设计工作,已经完成了“某大型飞机整机气动模拟”、“基于某机型的大型飞机虚拟试飞环境”等。

这些应用工作为推动航空航天领域研究的数字化、虚拟化、为大飞机的外形设计和空气动力学分析打下了良好基础,为我国在该领域从传统的工程试验开发进入数值风洞高效、全工况模拟开发的跨越提供了重要支撑。

深耕技术研发与应用探索市场化新模式

目前,天津超算中心已经构建完成了石油勘探数据处理云平台、天河生物基因健康云平台、动漫与影视特效渲染云平台、天河工程设计与仿真云平台、建筑工程设计与管理云平台(BIM)等,给超过一百家重要企业和机构服务或形成深入研发合作,推动经济发展,实现传统产业转型,引导新兴产业发展。节省企业研发投入上亿元,为企业带来相关经济效益超过20亿元。

截止目前,天津超算中心主持或参与了国家“863计划”、国家自然科学基金、中石油等多个研发项目,通过技术积累,进一步提升自身研发、创新能力。

未来,天津超算中心将进一步提升计算与存储能力,构建高端信息技术服务平台。开展大数据与超级计算、云计算融合技术研发与应用。继续深耕应用,推动高端信息技术在重大科技创新、产业发展和政府管理中的应用。通过与成熟合作方进行技术转移、与地方政府共建科技招商平台等方式,探索市场化新模式,为中心的发展注入新的活力。

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[责任编辑:刚晓䶮]

标签:计算 天津 国家

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