兴隆湖畔的“神算子”｜领航中国·天府向“新”力

视川

四川新闻网-首屏新闻成都9月14日讯（记者 陈淋 戴璐岭 夏婉琳 摄影报道）提到超级计算，你会想到什么？是运算速度每秒千万亿次的“最强大脑”，还是科技大国之间的超算技术博弈?
其实，超算离我们并不遥远。从空间距离看，成都向南，四川天府新区兴隆湖畔，四川科技新地标——国家超级计算成都中心（以下简称“成都超算中心”）矗立于此，这是西部地区首个国家超级计算中心。人们亲切地称它为“硅立方”。
从算力应用看，主打“算天”“算地”“算人”的成都超算中心，不论是在气象预报、地质灾害预警、抗疫药物筛选、健康管理等“接地气”方面，还是行星大碰撞演化模拟、航空航天、人工智能等“高精尖”领域，都可以大显身手。其技术应用之光已逐渐照进人们的日常生活。

位于兴隆湖畔的成都超算中心

算天：模拟行星大碰撞探索月球起源的秘密
遥望天上明月，您是否也曾好奇：它是如何形成的？
追寻答案，月球形成目前接受程度最广的是“大碰撞说”。要验证它，需要开展大碰撞数字模拟研究。这被认为是理解地月系统最早期演化的钥匙。
成都理工大学行星科学中心刘耘教授、周游副教授带领科研团队，在国内率先开展行星形成大碰撞模拟研究工作。“大碰撞模拟的分辨率尤为重要。就像我们看视频，分辨率越高，看得越清楚。”周游形象地比喻道，我们采用了粒子方法来模拟一颗行星，其分辨率的高低由粒子数量来决定。唯有提高分辨率，才能观察到更多的细节。但分辨率的高低还与软、硬件水平直接相关。在他刚开启模拟研究时，主流分辨率只有30万个粒子。

高分辨率行星形成大碰撞数字模拟研究的渲染图。 成都理工大学行星科学中心供图

“我们突破了软件限制，掌握了SPH（光滑粒子流体动力学）的模拟方法。同时依托成都超算中心良好的硬件设备及算力资源，在国内首次开展了高分辨率的SPH大碰撞模拟。成都超算单核的算力很高，使得我们的计算效率大幅提升，超大的存储空间也便于输出模拟中更多的细节。”周游介绍，目前分辨率已达到1200万粒子，每颗粒子可以达到公里级，相当于能看清楚大碰撞事件中街道范围的情况。他认为，随着分辨率的提高，月球形成的更多细节，包括是否保存大气等问题，都有望得到解答。
周游透露，目前成都理工大学行星中心正计划与成都超算中心合作共建行星科学与超算实验室，未来将把研究平台迁移至此，计划在成都超算平台上，共同升级、开发国产软件。
算地：5分钟完成模拟计算 为精准预警地灾加分
8月23日凌晨4时，因短时强降雨，凉山州德昌县乐跃镇群英村的青碉楼、张家坪子沟、老鹰岩沟和王家坡分别发生规模不一的泥石流灾害。中科院成都山地所自主研发的“山地灾害风险模拟与险情预报系统”，与省修复防治院构建的地质灾害气象风险短临预警互补联动，提前2小时在四川省地质灾害监测预警平台、凉山州地质灾害工作专班发布预警信息，实现人员“0伤亡”。其中，成都超算中心“算力”支持发挥大作用。

灾害预报系统。受访者供图

山地所山地灾害与地表过程重点实验室主任欧阳朝军研究员介绍，系统覆盖凉山州1500多条小流域和易发生山洪泥石流的沟，并整合各类气象、降雨、地面数据进行自动评估分析。若发现当地发生地灾可能性较高，系统会自动发送指令至成都超算中心，仅需5分钟，便可收到精细模拟结果。“这是精准预警的关键一步。”欧阳朝军直言，若没有“算力”支持，精细化预警模式不一定成功。成都超算中心国产自主的CPU+DCU异构硬件生态，解决了因汛期降雨量过大造成的山地灾害高发、频发导致高并发计算需求的问题，极大地提升了系统的模拟精准度。
“2022年汛期以来，在凉山州已成功预警近10次泥石流灾害，30余次山洪灾害。” 欧阳朝军表示，下一步系统将面向全省推广，其计算量将会提升近10倍。“我们将深化与成都超算中心合作，让系统发挥更大作用。”
算人：“算”出关键蛋白质健康管理、口粮营养都靠它
蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分。亲子鉴定、健康管理，乃至具备哪些才华潜质、心理状态如何，都能通过蛋白质结构及相互作用的预测研究得到结果。而在人们的一日三餐，果蔬肉菜等口粮中，也可通过该研究实现良种选育，生产出更加营养健康、符合大众口感的食物。
不论是人类还是动植物身上，蛋白质种类均数量庞大且结构复杂。中国农业科学院都市农业研究所首席科学家任茂智教授介绍，若按传统方法来解析，一个蛋白质结构就需要耗时数月甚至数年，时间成本巨大。
借助成都超算中心“算力”支持，蛋白质结构快速精准预测的难题，得到解决。任茂智说，依托中心搭载的Alphafold2模型，仅需几天，便能通过计算展示出蛋白质相互作用的过程，科研人员可快速找到起关键作用的优质蛋白质，为下一步的应用研究奠定重要基础。据悉，研究所与成都超算中心联合开展的植物内蛋白质结构及相互作用的预计研究，相关成果已发表于国际SCI学术期刊Froniters in plant science。
任茂智表示，大数据时代，科研中很多数据处理都要依赖于成都超算中心的算力资源和技术支持。“他们开发的一些软件可为我们所用。双方未来将进一步深化科研合作。”

任茂智教授（中）和他的科研团队成员。受访者供图

算力服务760余个用户 完成计算任务超1900万个
上述算力应用故事，是成都超算中心日常工作的缩影。记者了解到，自2020年9月投运以来，成都超算中心坚持“立足成都、辐射西部、面向全国”，先后为北京、上海、广州、重庆等35个城市的760余个用户提供了算力服务，服务领域涵盖航空航天、装备制造、新型材料、人工智能等30个领域，包括高海拔宇宙线观测站等13个国家重大科技基础设施、国家级课题；同时，中心完成用户计算任务数超1900万个，协助招引企业80余家。

俯瞰成都超算中心。受访单位供图

今年启动的“东数西算”工程，为成都超算中心的发展带来东风。好风凭借力，中心如何上青云？成都超算中心运行维护部部长李佳佳表示，将充分发挥成都超算中心在全国一体化算力网络成渝国家枢纽节点的算力核心引擎作用，助力成都建设全国具有影响力的科技创新中心、西部（成都）科学城、天府实验室的建设。
具体怎么做？李佳佳道出几项工作：“将抓好‘算力创新赋能、应用验证测试、工程仿真应用、人工智能服务、科普教育基地’五大创新平台建设，着力推动系统利用率、成果产出率等关键指标进入全国第一方阵，为天府数据中心集群建设提供支撑和保障；为服务国家战略、推动科技创新、赋能产业发展、支撑城市治理等方面发挥积极作用。”

成都超算中心夜景。受访单位供图

【记者手记】
兴隆湖畔，科研院所如雨后春笋般拔节生长的成都科学城，建筑外观科技感十足的成都超算中心，很快成为网红打卡地。
我们在采访中感受到，让人动心的不止是其外观，更是其超级强大的算力资源。它像一块“巨型磁铁”，吸引着科研院所、企业而来。有专家曾将成都超算中心比喻为“科学家手里的计算器”。科技发展下半场，技术创新尤其是底层创新是关键。对他们来说，超算中心这块“磁铁”，将是创新的基石。正如中国农业科学院都市农业研究所首席科学家任茂智教授点赞道：“成都超算，服务科研，算力强悍，值得称赞！”
我们期待并相信，兴隆湖畔的这个“神算子”，一定会在我国未来发展中，日益显现更大的“威力”。
（除记者署名外，部分图片及视频素材由成都超算中心及受访者提供）