杨超谈首获戈登贝尔奖：日本科学家承认“中国正式成为HPC领导者之一”

“戈登贝尔奖”被誉为“超算界的诺贝尔奖”，

是对超算应用水平的最大的肯定。

较之此前中国超算应用的饱受诟病，

该奖项的获得有何象征意义？

中国超算是否从此走向前列？

带着这些问题，12月9日，

杨超。

杨超（左四）、付昊桓（左三）等人领取戈登贝尔奖

下文中

Q=本来科技

Y=杨超

Q：戈登贝尔奖”被誉为“超算界的诺贝尔奖”，但是相比诺贝尔奖，许多人对戈登贝尔奖还有些陌生。你理解的戈登贝尔奖什么样？它为什么在超算界有如此高的地位？什么样的工作才能获得戈登贝尔奖？

Y：我个人理解，戈登贝尔奖是高性能计算综合应用的一个奖——它不只强调应用，更强调综合。它在高性能计算领域地位确实很高，比如，我收到戈登贝尔奖评委会主席、美国宇航局艾姆斯研究中心教授苏博哈什赛尼给我的电子邮件，他在邮件中明确说：“在我看来，这就是高性能计算的诺贝尔奖。”

获得这项锦标需要包含几种因素，缺一不可。第一，硬件水平要足够顶级。这是一个基本要素，历年获得该奖的都运行在排世界前列的系统，这也是中国此前很多年没有得奖的原因——中国超算第一次排名世界第一是2010年11月的天河一号A。第二，要在模型、算法和软件上有重要的方法创新，并且要有一个足够合适的应用去展示软件。正所谓硬件搭台软件唱戏，只有软件水平足够高、方法有创新并且对今后的应用有示范意义，入围和得奖的机会才够大。    

Q：从天河二号到神威太湖之光，中国超算已经连续4年蝉联全球超级计算机500强榜单榜首，但中国超算应用团队此前还从未入围并摘得戈登贝尔奖。我检索到2014年有一项运行在天河二号上的应用入围了该奖项，但其主导者却是一个德国团队。你们团队是首次冲击该奖项吗？

Y：开个玩笑说，我们团队可能是中国冲击戈登贝尔奖经验最丰富的团队了。

我与薛巍、付昊桓的“三人团”早于2011年就组建起来了，后来又结识了北师大王兰宁教授组成了“四人组”。2012年我们决定冲击这个奖项距离评选只有大约半年时间。但当时我们遇到了难题，退而求其次选择了另外一种方法，而且应用没有完全占满整个机器，导致最终没能入围。

接下来的这4年多应该说我们一直都在“蛰伏”，积攒力量，想要再冲击一次。

这几年里我们一直密切追着国内领先的平台——从那时起国内领先就是世界领先了。用得多了我们对这些平台就熟了，往往系统发布之前我们就过去了，几乎每次我们都是最早在这些超级系统上跑应用的。所以2016年我们是第二次冲击，终于入围并且如愿以偿。

Q：你们团队在“神威·太湖之光”上运行的“千万核可扩展全隐式大气动力学”应用有哪些亮点？是如何在众多应用中入围并脱颖而出的？

Y：简单说就是，我们在一台高度复杂的机器上挑战了一个高度复杂的方法，“双重复杂”造成了这项工作的复杂度不止是2倍的关系。而且我们的工作是在一个异构的综合环境下，用隐式方法做出来，这在国际上没有先例，具有示范意义。

去年得奖的工作就采用了隐式方法，这宣告了隐式方法的回归。在异构、众核环境下研究隐式方法是国际上公认的挑战，恰恰我们在这方面取得了关键突破和创新。

Q：能否简单解释下显式和隐式方法的区别。

Y：举个例子，以发动机作比的话，显式方法有点像“小步快跑式”，而隐式方法就是“大步稳跑式”。隐式方法虽然设计难度大，但它更稳定；尤其在大规模计算应用情况下，“小步快跑”的稳定性更容易出现问题。

为什么选择大气动力学作为我们的应用呢？就像发动机一样，得把它装进汽车里才知道它的性能。“大气动力学”就是这辆“汽车”。大气模拟是最经典的高性能计算应用，去挑战大气模拟的什么问题、能达到什么效果等都是有成熟的评价标准的，这让我们的的方法能够更清楚地被看到效果，以上我觉得是我们获奖的关键要素。

Q：那么这项工作的引领性意义是什么？谁会从中受益？

杨超：用最复杂的机器突破最难的问题，并发展最新的方法，这是这项引领性工作的意义所在。也许今天用这种方法的人不多，但或者一两年后会更多，十年后会逐渐普及，甚至个人电脑里都会用这种方法。换句话说，它今天是尖端应用，明天可能变成了中端应用、后天会变成大众应用。

所以这项工作带有前沿探索性。今天我们用“太湖之光”做这项工作，可能十年之后，手机都有1000万核，这真的说不好，没有人能想象。所以它是尖端前沿的探索。

Q：近年来中国超算在硬件或者说在计算速度方面一马当先，但在应用方面总是听到这样那样质疑的声音。中国2016年才获得第一个戈登贝尔奖，会有人问“为什么咱们这么晚才出这种成果，软件为什么滞后了？”我们的应用、软件发展滞后吗？

Y：软件和应用的相对滞后是学科发展的规律使然。刚才我讲“硬件搭台软件唱戏”，没有舞台怎么操练我们的戏码？高性能计算在中国历经20多年的发展，最近几年终于多次取得硬件研制领域的世界第一。不能要求我们舞台刚建好，就要表演很精彩的戏。这需要排练、需要积累经验。软件这种滞后在我看来是正常的。

从我个人体会来看，我们在高性能计算各方面的群众基础在明显变好。我刚读研究生的时候，没人知道并行计算是干什么的。现在呢？手机都是多核的，不做并行计算不行了。我们刚开始做并行计算的时候，周围没多少人做同样的事，同好者很少。但现在越来越多，如今我们去无锡上机，有时候要抢座占座的。

Q：这说明放眼全国，超算应用的队伍规模越来越大了。

Y：我觉得壮大得挺好，但是还可以再壮大。中国人真的很聪明，软件真的可以是我们擅长的事情。印度软件业已经成为他们重要的产业，凭什么不能成为我们的事业？布局好了，我们的未来就会越来越好。

今年我们获得戈登贝尔奖，这是个好的开端。这次颁奖，评委会副主席是个日本人（日本东京工业大学教授松岗聪，编者注），他说的一些话让我印象深刻，他说：“这标志着中国正式成为了HPC领域的世界领导者之一。”

所以我觉得我们还可以有更好的发展空间。我们只是拿了一次戈登贝尔奖而已，以后如果能连续拿，并且我们的应用水平整体都能进一步再跟上，我们的空间会更大。 

Q：目前世界各国都在加紧布局E级计算，中国也当仁不让，制定了2020年实现E级计算设备的宏伟目标。请你展望一下E级计算时代下的超算应用。

Y：我们“十三五”部署了3台E级超算的原型系统，曙光、天河、神威三驾马车，多条腿走路很好。而且现在明显能感觉到。我们不是说先造一台机器再去考虑怎么用，而在造的过程中、甚至造之前搞软件的已经参与进去了，包括我们跟他们已经有互动了，这种协同设计的理念，已经开始生根发芽了。

所以我们的软件跟硬件现在是同步，或者说一起在共同往前发展的，面对的挑战也是一起去面对的。我们不能割裂来看，说造了一个E级机器，它在软件角度有多少挑战，这很难去评价，挑战要共同去面对。

Q：这也表明超算的应用越来越广泛，设备越来越工具化了。

Y：对，高性能计算现在是高度交叉，现在可以交叉到几乎我能想象的所有应用领域。在美国参加一个高性能计算的学术会议，你能想象吗？我看到乐事薯片做了一个学术报告。当时我惊呆了。他们做什么呢？空气动力学模拟。他们薯片切好之后，要用机器弹射到空中，然后再撒上那些佐料落下来、装盒。他们就设计怎么弹射、什么速度、什么角度，佐料怎么往上撒、怎么撒的匀乎……都是数值模拟出来的。为什么乐事能卖世界第一？技术含量在这儿呢。所以说，高性能计算跟日常生活都是息息相关的。

无干货，不分享

本来科技

一个不玩花架子的

科技公众号

⬇️使劲儿戳，又不会疼⬇️