甘霖 让中国超算“跑”得更快更远

陈晰

超级计算机，也就是人们常说的超算或者高性能计算机，被称为“国之重器”，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

中国超级计算机的研制，经历了从弱到强的四十年“超常速”发展。这背后，离不开千千万万科技工作者的接力奋斗。中国青年科技工作者协会（简称“中青科协”）会员、国家超级计算无锡中心主任助理、清华大学计算机系教师甘霖，就是一位为超级计算贡献力量的青年科学家。

“超级计算机其实并不神秘”，甘霖说，“和普通的个人电脑比起来，超级计算机有更多的处理器组合在一起，能提供更强大的计算能力，能更快更好地完成一些重要的计算任务。”

甘霖介绍，超级计算机虽然听上去比较“高大上”，其实它的应用领域很广，和我们生活息息相关。比如天气气候过程的数值模拟，底层就需要超算来提供算力支持。此外还有地球物理、生物医药、工业制造等领域，都需要用超算来做一些数据的模拟。

江苏无锡滨湖区，距离太湖鼋头渚不远的国家超级计算无锡中心，是甘霖和同事们开展科研工作的地方。

一尘不染的机房里，比人还高的一台台机柜整齐列队。40多个机柜组成“010”的结构，有负责计算的部分，有负责网络的部分。这就是超级计算机“神威·太湖之光”。

甘霖介绍，“神威·太湖之光”有40960个CPU，一秒钟的峰值计算能力超过10亿亿次，其一分钟的计算能力相当于70亿人用计算器不停地计算32年。“神威·太湖之光”是世界上最快的“超级大脑”之一，曾经连续四次在全球超级计算机500强排行榜中位列第一。

甘霖和团队每天的科研攻关主要是为这个“超级大脑”开发应用软件，让它能更好地为一些重要行业领域提供服务。

根据云层变化来模拟天气气候发展，模拟海浪洋流的走势，模拟飞机多种飞行状态……在很多领域，都有“神威·太湖之光”贡献的计算力。甘霖和团队一直在努力，推动超算与天气气候、地球物理、生物医药等领域合作，把取得的科研成果落地，转化为产业成果，产生实实在在的作用。

2015年12月，在清华大學攻读博士学位的甘霖，研究方向就是超级计算机和应用的结合。他在学校老师的带领下，和一群平均年龄不到25岁的年轻人，投入“神威·太湖之光”的试算与调试工作中。

甘霖第一次触摸到庞大的机身，从此与这台“国之重器”并肩作战，和充满激情的团队共同成长。设计方法、撰写程序、测试代码……甘霖和同事们努力将强大算力结合实际应用，让超级计算机既能“算得快”也能“用得好”。

甘霖介绍，超算是一个学科交叉性很强的领域。除了计算机专业、数学、物理等基础学科，团队还有来自地球物理、生物医药、天气气候，材料学等各个专业背景的科研人员。为了更好地开发应用，他们也需要学习其他相关专业领域的知识。

气候模式数值模拟，一直以来都是与我们日常生产生活休戚相关的科学问题之一。甘霖和他的同事们向这一关键领域的一些困难发起了挑战。“这项工作，有的时候需要把很大的一座工程大山搬到国产超算上来。这个过程是一个比较枯燥，也比较花时间的过程。”甘霖介绍，当时并没有给大家规定一个具体的deadline。但是团队里的每个人都形成共识，大家自发赶进度，争分夺秒。

“尤其困难的是要在新代码和新系统之间去寻找一些不匹配的表述”，甘霖说。如果把代码比作大山，那么要找到一个不匹配表述，无异于在大山中寻找一块小石头。他和同事们努力摸索出了最优方法，能够用最短的时间精确定位和排除细小的程序错误。

甘霖记得，一次晚上11点左右，他结束当天的工作离开单位。走到楼下，无意间抬头一看，研发中心两层办公室的灯光还是亮着的。那一刻，一种充实与力量在他心中油然而生。

两个多月的时间，团队就完成了这座“大山”的搬迁工作，总计涉及代码量近百万行。应用程序在“神威·太湖之光”超级计算机上实现了高效稳定运行和科学验证。数据可以大大促进对全球气候变化的研究。

“神威·太湖之光”不但运算能力强，而且外形优美，设计巧妙，被很多专家誉为世界上最漂亮的计算机之一，这也体现了我们国家科研人员的聪明和才智。有颜值、有内核的国之重器，使得位于太湖之滨的国家超级计算无锡中心，也成为了“网红”打卡地，每天都有来自各地的参观者，其中不乏中小学生。

甘霖介绍，团队近些年新加入的成员中，很多都是带着很强烈的要为“大国重器”努力奋斗的志向来的。他们在以前就看到过超级计算机的相关报道，产生了强烈的兴趣，有了奋斗的方向。这让他体会到，科技爱国主义教育是非常重要的工作。

因此，工作之余，甘霖和小伙伴们积极参加共青团、青联等组织的面向青少年的科普活动，走进校园，给学生们讲中国超算的故事。“希望在他们最美好的年纪、在他们对未来充满憧憬的年纪，在心中种下一颗种子，带着这样的梦想，他们长大后可能就会投身到国家科技腾飞的进程中。”

甘霖说，“听过很多前沿领域专家的科普报告，发现再高深的科学，在科普的时候，也能够用通俗的语言讲出来，让大家产生兴趣”。因此，每一次宣讲，他和同事们都认真准备，力求讲得深入浅出，让大家爱听。

“比如作为中青科协的会员，我很高兴通过参加中青科协组织的一些宣讲活动，听其他领域青年科学家的宣讲，我也学到了很多知识和技巧。尽量结合大家生活中比较熟悉的内容，分享一些故事，也会根据受众的不同，来调整科普宣讲的内容。”甘霖说。

在宣讲互动中，甘霖感受最深的是：时代在发展，教育在进步，现在的小朋友们懂得很多。“一些中小学的学生就开始编程了，能问出一些很专业的问题。有时候宣讲活动结束了，他们还会围上来，继续和我们探讨，热情非常高。”这也让甘霖感到很欣慰，“相信将来会有更多年轻人，怀着梦想和志向，投身到我们国家超级计算机或者是其他重要科技领域的事业中。”

回忆起自己接触的最早的“计算机”，甘霖笑着说，可能是爷爷的算盘。

爷爷算盘打得特别好。小时候，甘霖就跟爷爷学打算盘。“爷爷教的很多口诀，就相当于现在学的算法了，好的算法才能让写的计算机程序跑得更高效。算盘就是最早的计算工具，凝聚着中华民族的智慧，现在回想起来，那也是我计算的启蒙。”

在求学道路上，从本科的老师到研究生期间的导师，再到在超算中心遇到的专家学者等，都给予甘霖很大的影响和帮助。“他们对年轻人的生活无微不至地关心，学业上毫无保留地指导，让我获益良多。老师们还一直告诉我们，一定别忘了锻炼身体。要为祖国健康工作至少50年，要争取长久地在这个领域去努力。”

现在无锡超算中心研发中心团队，平均年龄不到30岁。“90后”是主力，“00后”也已经开始承担更重要的任务。甘霖说，“大家身上都有一种很强的使命感，很骄傲能够为超算事业尽一份力，斗志昂扬，干劲十足。”

甘霖结合自己多年科研工作中的经验，也在耐心细致地指导团队中更年轻的同事。“年轻人思维活跃，能力很强，我也向他们学习。我们作为一个团队，让每个人做自己最擅长的事情，发挥出最大合力。”甘霖常常鼓励大家要广闻博识，多学多看，要和国际前沿接轨，和交叉学科接轨，多读一些好的论文，多听好的学术报告，关注相关学科领域的发展动态，这样才能时刻保持创新的热情和敏感。

团队也营造了健康工作的氛围，组成了足球群，篮球群、羽毛球群，徒步跑步群等一个个的朋友圈，在太湖边的健步道上，也经常可以看到他们奋力奔跑的身影。

2016年11月17日，美国盐湖城，世界超算大会会场，一年一度的世界高性能计算应用领域最高奖项“戈登·贝尔”奖揭晓。甘霖参与的“千万核可扩展全球大气动力学全隐式模拟”项目获奖，实现了中国在这个奖项上“零的突破”。

戈登·贝尔奖，也被誉为世界超算领域的“诺贝尔奖”。那一年的甘霖，刚刚完成从学生到科技工作者的角色转变。登上超算应用领域最高奖的领奖台，他表示，自己的心情“非常激动，这意味着我们的阶段研究成果取得了一定的突破”。

甘霖说，参加工作这些年，自己感受最深的就是青年科技工作者的平台越来越高。“我们能取得的成果，跟国家超级计算机的发展是紧密相关的。最近十几年随着国家对科技领域的高度重視，超算取得了飞速发展，不断研制出先进的超算系统，让我们能够在上面去做一些实实在在的事情，才能取得这样的成果。”

他也切身感受到，国家为青年科技工作者营造了良好的环境，搭建了很多优质的平台，比如中国青年科技工作者协会。“每次参加中青科协的活动，不光是我们对外科普宣讲的机会，也是认识其他领域优秀青年科技工作者的机会。大家互相交流，产生学术的碰撞，还有可能产生新的合作方向，让我收获很大。”

谈及未来的工作，甘霖仍然有一种时不我待的紧迫感。他说，超算行业自身发展很快，新的技术不断出现。有一些公认的难题还有待更好解决。作为年轻人，一定要不怕吃苦，不怕失败。要敢于去挑战最难的课题，冲击科研领域的关键创新。他表示，今后将继续做好本职方向的研究工作，让超算支撑更多重要领域的应用，让国产超算跑得更快、更远。

责任编辑 赵汉琪