在近日舉行的2021 CCF全國高性能計算學術年會上，三場介紹超算大規(guī)模應用的特邀報告引起了與會者的廣泛關注。這三項中國超算應用目前已入圍國際上高性能計算應用領域的最高學術獎項——“戈登貝爾獎”，并將于11月中旬舉行的全球超級計算大會（SC21）上沖擊該獎項。
　　入圍“戈登貝爾獎”的三項超算應用分別為：超大規(guī)模量子隨機電路實時模擬的應用（報告人單位：國家并行計算機工程技術研究中心）、千萬核可擴展第一性原理拉曼光譜模擬（報告人單位：中國科學院計算技術研究所）、多架構大規(guī)模并行保辛結構電磁全動理學等離子體模擬（報告人單位：中國科學技術大學核科學技術學院）。
　　會上，國家并行計算機工程技術研究中心研究員、神威系列智能計算機常務副總設計師劉鑫對“硬件—軟件—應用”協同構建的新一代神威國產超級計算機系統進行了介紹，并報告了運行其上的“超大規(guī)模量子隨機電路實時模擬”。她透露，該應用可在60小時內完成100量子比特40層深度的量子隨機電路的單振幅模擬，304秒內完成谷歌“懸鈴木”當年“量子霸權”問題的模擬（谷歌當年宣稱，使用美國超級計算機Summit要得到類似的結果需要一萬年）。
　　中國科學院計算技術研究所副研究員商紅慧介紹，該團隊重新設計了全電子精度的第一性原理計算理論算法，提高了生物蛋白質體系模擬算法的精確度和適用廣泛度，使得通過量子力學方法直接模擬得到蛋白質結構信息成為可能，這將為分析藥物的動力學過程開辟一條新途徑，有望使藥物的研發(fā)更快速、更精確。展望未來，她認為，學術界和產業(yè)界都已意識到量子力學方法在生物蛋白質體系模擬中的重要性。隨著算力的不斷提升，該方法的應用越來越廣泛，“越來越多化學家不用去實驗室，直接奔赴機房就可以了”。
　　中國科學技術大學核科學技術學院副研究員肖建元在特邀報告中介紹，高精度、高分辨率的等離子體模擬對于建設用于核聚變研究的工程堆意義重大，而該模擬需要算法具有高可擴展并行性、高單節(jié)點性能，尤其是須保證算法穩(wěn)定可靠、長時間守恒。他們團隊用基于scheme語言開發(fā)的適用于“主—從架構”的領域專用語言PSCMC，實現的大規(guī)模并行保辛結構PIC程序SymPIC，通過在新一代神威平臺上的優(yōu)化，提升了在多種異構架構超算平臺上的可移植性與調優(yōu)，并保證了長時間大規(guī)模計算的可靠性。
　　一位熟悉“戈登貝爾獎”的超算專家告訴《中國科學報》，這三項應用的軟件水平高、方法有創(chuàng)新且所使用的硬件設備規(guī)模足夠大，因此對它們沖擊“戈登貝爾獎”保持樂觀，認為“應該有機會”。
　　設立于1987年、由美國計算機協會與美國電氣電子工程師協會聯合頒發(fā)的“戈登貝爾獎”，是國際高性能計算應用領域的最高學術獎項，有“高性能計算領域的諾貝爾獎”之稱。該獎主要頒發(fā)給高性能應用領域杰出貢獻者，目的是表彰他們在利用并行計算實現科學突破方面所取得的成就。在2016年之前，美國、日本兩大超算強國曾壟斷該獎項長達近30年。
　　中國超算應用于2016年實現了對“戈登貝爾獎”的“破冰”，此后又先后于2017年、2020年摘得這一桂冠。其中，2020年的“戈登貝爾獎”頒給了一支主要由中國科學家構成的中美研究團隊（8位獲獎者中有7張中國面孔）。
　　（原載于《中國科學報》 2021-10-28 第3版 信息技術）